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JP7829816B2 - Method for producing olefins - Google Patents
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JP7829816B2 - Method for producing olefins - Google Patents

Method for producing olefins

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JP7829816B2
JP7829816B2 JP2025537131A JP2025537131A JP7829816B2 JP 7829816 B2 JP7829816 B2 JP 7829816B2 JP 2025537131 A JP2025537131 A JP 2025537131A JP 2025537131 A JP2025537131 A JP 2025537131A JP 7829816 B2 JP7829816 B2 JP 7829816B2
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Description

本開示はオレフィンの製造方法に関する。This disclosure relates to a method for producing olefins.

炭素循環社会を実現するために、従来サーマルリサイクルされていた廃プラスチックをケミカルリサイクルする技術に注目が集まっている。当該技術としては、例えば、特許文献1に示されるように、プラスチックを熱分解し、熱分解ガスを得る熱分解工程と、得られた熱分解ガスを触媒の存在下にて分解し、接触分解ガスを得る接触分解工程と、を含むオレフィンの製造方法が知られている。In order to realize a carbon-recycling society, attention is being drawn to technologies for chemically recycling waste plastics that were conventionally thermally recycled. As an example of such technology, a method for producing olefins is known, as shown in Patent Document 1, which includes a thermal decomposition step of thermally decomposing plastic to obtain a thermal decomposition gas, and a catalytic decomposition step of decomposing the obtained thermal decomposition gas in the presence of a catalyst to obtain a catalytic decomposition gas.

国際出願WO2023/047951号パンフレットBrochure for International Application WO2023/047951

本開示の一態様は、二段階の熱分解処理を含むプラスチックからのオレフィン製造プロセスにおいて、オレフィン収率を向上させることを目的とする。One aspect of this disclosure aims to improve the olefin yield in an olefin production process from plastics, which includes a two-stage pyrolysis treatment.

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係るオレフィンの製造方法は、プラスチックを熱分解し、第1生成物を得る第1熱分解工程と、前記第1生成物の少なくとも一部をさらに熱分解する第2熱分解工程と、を含み、前記第1生成物に含まれる炭化水素が以下の(i)~(iv)の条件を全て満たす:
(i)前記第1生成物における炭素数3以下のアルカンおよびアルケンの含有量[wt%]の和をX[wt%]とすると、5≦X≦35である
(ii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンから計算される重量平均分子量をY[-]とすると、95≦Y≦240である
(iii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和に対する、炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和の比をZ[-]とすると、0.30≦Z≦0.93である
(iv)前記第1生成物に含まれる炭素数35のノルマルアルカンの含有量[wt%]に対する炭素数1~3のアルカンの含有量[wt%]の比をW[-]とすると、5≦W≦205である。
To solve the above problems, a method for producing an olefin according to one aspect of the present disclosure includes a first thermal decomposition step of thermally decomposing a plastic to obtain a first product, and a second thermal decomposition step of further thermally decomposing at least a portion of the first product, wherein the hydrocarbon contained in the first product satisfies all of the following conditions (i) to (iv):
(i) Let X [wt%] be the sum of the content [wt%] of alkanes and alkenes having 3 or fewer carbon atoms in the first product, then 5 ≤ X ≤ 35. (ii) Let Y [-] be the weight-average molecular weight calculated from the normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms and 10 to 35 carbon atoms contained in the first product, then 95 ≤ Y ≤ 240. (iii) Let Z [-] be the ratio of the sum of the content [wt%] of normal alkanes having 10 to 35 carbon atoms to the sum of the content [wt%] of normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms contained in the first product, then 0.30 ≤ Z ≤ 0.93. (iv) Let W [-] be the ratio of the content [wt%] of alkanes having 1 to 3 carbon atoms to the content [wt%] of normal alkanes having 35 carbon atoms contained in the first product, then 5 ≤ W ≤ 205.

本開示の一態様によれば、二段階の熱分解処理を含むプラスチックからのオレフィン製造プロセスにおいて、オレフィン収率を向上させることができる。According to one aspect of this disclosure, the olefin yield can be improved in an olefin production process from plastics that includes a two-stage pyrolysis treatment.

実施形態1に係るオレフィンの製造方法の一例を示すフローチャートである。This flowchart shows an example of a method for producing an olefin according to Embodiment 1. 実施形態1に係る製造システムの主要な構成を模式的に示す系統図である。This is a schematic diagram showing the main components of the manufacturing system according to Embodiment 1. 実施形態2に係るオレフィンの製造方法の一例を示すフローチャートである。This flowchart shows an example of a method for producing an olefin according to Embodiment 2. 実証試験において用いた実験装置の概略構成図である。This is a schematic diagram of the experimental setup used in the demonstration test.

〔実施形態1〕
以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。
[Embodiment 1]
One embodiment of this disclosure will be described in detail below.

以下、本開示の一実施形態に係るオレフィンの製造方法について、これに用いる製造システムと併せて、図面を用いて詳細に説明する。Hereinafter, a method for producing an olefin according to one embodiment of this disclosure will be described in detail with reference to the drawings, along with the manufacturing system used therein.

本実施形態のオレフィン製造方法は、廃プラスチックなどのプラスチックを原料とし、プラスチック原料として炭素循環し得る低級オレフィンを製造する方法である。図1は、本実施形態に係るオレフィンの製造方法の一例を示すフローチャートである。図1に示すように、本実施形態のオレフィンの製造方法は、前処理工程S11と、第1熱分解工程S12と、接触分解工程S13と、精製工程S14と、を含む。各工程については、下記で詳述する。The olefin manufacturing method of this embodiment is a method for producing lower olefins that can be recycled as plastic raw materials using plastics such as waste plastics as raw materials. Figure 1 is a flowchart of an example of the olefin manufacturing method according to this embodiment. As shown in Figure 1, the olefin manufacturing method of this embodiment includes a pretreatment step S11, a first thermal decomposition step S12, a catalytic decomposition step S13, and a purification step S14. Each step will be described in detail below.

本実施形態では、一例として図1に示すフローチャートおよび当該フローチャートに示される製造フローを実現するオレフィンの製造システム(図2:製造システム100)について説明する。しかしながら、本明細書および図面に記載されているシステムは典型的な例を示すにすぎず、本開示の範囲を何ら限定するものではない。このことは、以下の他の実施形態においても同様である。In this embodiment, as an example, the flowchart shown in Figure 1 and the olefin manufacturing system that realizes the manufacturing flow shown in the flowchart (Figure 2: manufacturing system 100) will be described. However, the systems described herein and in the drawings are merely typical examples and do not limit the scope of this disclosure in any way. This is also true in the following embodiments.

<オレフィン製造システム(製造システム100)>
まず、製造システム100の構成の一例について、図1および図2を用いて説明する。図2は、実施形態1に係る製造システム100の主要な構成を模式的に示す系統図である。
<Olefin manufacturing system (manufacturing system 100)>
First, an example of the configuration of the manufacturing system 100 will be explained using Figures 1 and 2. Figure 2 is a schematic diagram showing the main components of the manufacturing system 100 according to Embodiment 1.

本実施形態の製造システム100は、プラスチック、特にポリオレフィン系プラスチックを分解し、低級オレフィンガスを豊富に含むオレフィンリッチガスを得るシステムである。本実施形態のオレフィン製造方法において用いられる原料としてのプラスチックは、例えば廃プラスチックを用いることができる。また、原料として用いるプラスチックは、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系プラスチックであることが好ましい。また原料プラスチックにおけるポリオレフィン系プラスチック含有率は60質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。The manufacturing system 100 of this embodiment is a system for decomposing plastics, particularly polyolefin-based plastics, to obtain an olefin-rich gas that is abundant in lower olefin gases. The plastic used as a raw material in the olefin manufacturing method of this embodiment can be, for example, waste plastic. Furthermore, the plastic used as a raw material is preferably a polyolefin-based plastic such as polyethylene or polypropylene. The polyolefin-based plastic content in the raw material plastic is preferably 60% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and even more preferably 90% by mass or more.

図2に示すように、本実施形態の製造システム100は、前処理システム10と、熱分解装置21と、接触分解装置22と、精製装置30と、各経路L1~L6とを備えて概略構成されている。As shown in Figure 2, the manufacturing system 100 of this embodiment is generally configured to include a pretreatment system 10, a pyrolysis apparatus 21, a catalytic cracking apparatus 22, a purification apparatus 30, and each of the pathways L1 to L6.

前処理システム10には、経路L1から廃プラスチックなどのプラスチックが供給される。前処理システム10の排出口と、熱分解装置21の供給口との間は経路L2によって接続されている。前処理システム10によって前処理がなされた供給物Mは、経路L2を介して熱分解装置21へ供給される。熱分解装置21のガス出口21Oと、接触分解装置22の供給口22Iとの間は、経路L3によって接続されている。熱分解装置21に供給された供給物Mは、熱分解され、熱分解ガスG1として、経路L3を介して接触分解装置22に供給される。熱分解ガスG1は、本開示にかかる第1生成物の一例である。接触分解装置22と、精製装置30との間は経路L4によって接続されている。接触分解装置22に供給された熱分解ガスG1は、接触分解され、接触分解ガスG2として精製装置30に供給される。接触分解ガスG2は、精製装置30によって精製され、低級オレフィンを豊富に含むオレフィンリッチガスは経路L5から、油分を含む液体は経路L6からそれぞれ排出される。以下に、各装置(システム)について詳述する。Plastics such as waste plastics are supplied to the pretreatment system 10 from route L1. The discharge port of the pretreatment system 10 and the supply port of the pyrolysis unit 21 are connected by route L2. The feed material M, which has been pretreated by the pretreatment system 10, is supplied to the pyrolysis unit 21 via route L2. The gas outlet 21O of the pyrolysis unit 21 and the supply port 22I of the catalytic cracking unit 22 are connected by route L3. The feed material M supplied to the pyrolysis unit 21 is pyrolyzed and supplied to the catalytic cracking unit 22 as pyrolysis gas G1 via route L3. Pyrolysis gas G1 is an example of the first product according to this disclosure. The catalytic cracking unit 22 and the purification unit 30 are connected by route L4. The pyrolysis gas G1 supplied to the catalytic cracking unit 22 is catalytically cracked and supplied to the purification unit 30 as catalytic cracking gas G2. The catalytic cracking gas G2 is purified by the purification unit 30, and the olefin-rich gas, which is rich in lower olefins, is discharged from path L5, while the liquid containing oil is discharged from path L6. Each device (system) is described in detail below.

前処理システム10は、廃プラスチックなどのプラスチックを処理することにより、分解処理のために適した供給物Mにするシステムである。つまり、前処理システム10は、前処理工程S11を実施するシステムである。前処理システム10は、異なる処理を行う複数の装置を含んでいてもよい。例えば、前処理システム10は、選別装置、破砕装置、洗浄装置、乾燥装置、溶融装置または脱塩素装置のうち1つ以上の装置を備え得る。選別装置は、例えば廃プラスチックなどの原料からポリオレフィン系プラスチックを選別する装置である。選別装置として、例えば、光学選別装置、比重分離装置などの装置を1つ以上用いることができる。破砕装置は、例えば選別されたプラスチックを破砕する装置である。洗浄装置は、例えば破砕したプラスチックを洗浄する装置である。乾燥装置は、例えば洗浄したプラスチックを乾燥させる装置である。溶融装置はプラスチックを加熱して液状にする装置である。脱塩素装置は、プラスチック中に含まれる塩素を除去する装置である。The pre-treatment system 10 is a system that processes plastics such as waste plastics to make them suitable feed material M for decomposition treatment. In other words, the pre-treatment system 10 is a system that performs the pre-treatment process S11. The pre-treatment system 10 may include a plurality of devices that perform different treatments. For example, the pre-treatment system 10 may include one or more devices from among a sorting device, a crushing device, a washing device, a drying device, a melting device, or a dechlorination device. A sorting device is a device that sorts polyolefin plastics from raw materials such as waste plastics. As a sorting device, one or more devices such as an optical sorting device or a specific gravity separation device can be used. A crushing device is a device that crushes the sorted plastics. A washing device is a device that washes the crushed plastics. A drying device is a device that dries the washed plastics. A melting device is a device that heats the plastics to make them liquid. A dechlorination device is a device that removes chlorine contained in the plastics.

熱分解装置21は、物質を加熱によって分解し、気化させる装置である。つまり、熱分解装置21は、本実施形態の第1熱分解工程S12を実施し得る装置である。熱分解装置21は、熱分解を連続的に行う装置であり、例えば、押出機、攪拌槽、ロータリーキルン、または流動層等を用いることができる。流動層としては、内部循環流動層または外部循環流動層を用いることができる。The pyrolysis apparatus 21 is a device that decomposes and vaporizes a substance by heating. In other words, the pyrolysis apparatus 21 is a device capable of carrying out the first pyrolysis step S12 of this embodiment. The pyrolysis apparatus 21 is a device that performs pyrolysis continuously, and can use, for example, an extruder, a stirring tank, a rotary kiln, or a fluidized bed. As the fluidized bed, an internal circulating fluidized bed or an external circulating fluidized bed can be used.

また、熱分解装置21として、上述した装置を複数用いてもよく、複数の該反応器は、並列または直列に接続され得る。第1熱分解工程S12において必要な熱源として、熱分解装置21で発生した熱分解残渣、精製工程S14において得られた炭化水素を含む液体および/もしくは低級パラフィンガス、または天然ガスもしくは灯油などの炭化水素燃料のいずれかまたは複数を燃焼させることによって得られる熱を用いることができる。あるいは、電気による加熱やマイクロ波の照射によって得られる熱も熱源として用いることができる。あるいは、電気による加熱と、マイクロ波の照射による加熱と、上述した燃焼から得られる熱のうち2つ以上を併用してもよい。Furthermore, multiple of the above-described devices may be used as the pyrolysis apparatus 21, and the multiple reactors may be connected in parallel or in series. As the heat source required in the first pyrolysis step S12, heat obtained by burning one or more of the following can be used: the pyrolysis residue generated in the pyrolysis apparatus 21, the hydrocarbon-containing liquid and/or lower paraffin gas obtained in the purification step S14, or hydrocarbon fuels such as natural gas or kerosene. Alternatively, heat obtained by electric heating or microwave irradiation can also be used as a heat source. Alternatively, electric heating, microwave irradiation, and two or more of the heat obtained from the above-described combustion may be used in combination.

加熱方法は、直接加熱方式でも間接加熱方式でもよい。直接加熱方式としては、マイクロ波を吸収する物質(サセプタ―)を装置内に保持し、これを介してマイクロ波のエネルギーを廃プラスチックに供給する方法がある。間接加熱方式としては、電気ヒーターや炭化水素燃料を燃焼して得た熱を装置の伝熱面を介して供給する方法や、水蒸気または窒素ガス、COガスなどの不活性ガスを予め熱源により高温にしてから装置内に投入する方法がある。また、鉄、酸化鉄、アルミナ、シリカ等を主成分とする固体を熱源により予め高温に予熱してから装置内に投入する方法を用いても良い。ガスや固体粒子の熱源による予熱は、熱分解装置21の内部の一部分や熱分解装置と同様の装置を用いて、熱分解装置21と組み合わせ、これらの装置のガスや固体を循環する形で行っても良い。 The heating method may be either direct heating or indirect heating. Direct heating involves holding a microwave-absorbing material (susceptor) within the device and supplying microwave energy to the waste plastic through it. Indirect heating methods include supplying heat obtained by burning an electric heater or hydrocarbon fuel through the heat transfer surface of the device, or preheating water vapor or an inert gas such as nitrogen or CO2 gas to a high temperature using a heat source before introducing it into the device. Alternatively, a method may be used in which a solid mainly composed of iron, iron oxide, alumina, silica, etc., is preheated to a high temperature using a heat source before introducing it into the device. Preheating of gases or solid particles using a heat source may be performed in combination with the pyrolysis device 21, either in a portion of the pyrolysis device 21 or using a device similar to the pyrolysis device, circulating the gases or solids from these devices.

接触分解装置22は、熱分解ガスG1と触媒とを接触させることにより物質を分解する装置である。つまり、接触分解装置22は、接触分解工程S13を実施する装置である。接触分解工程S13は、本開示にかかる第2熱分解工程の一例である。接触分解装置22は、例えば、固定床、移動層または流動層を用いることができる。また例示したこれらの反応器を複数用いてもよく、複数の該反応器は、並列または直列に接続され得る。接触分解工程S13において必要な熱源として、接触分解装置22で発生し触媒表面に付着したコーク、精製工程S14において得られた炭化水素を含む液体および/もしく低級パラフィンガス、または天然ガスもしくは灯油などの炭化水素燃料のいずれかまたは複数を燃焼させることによって得られる熱を用いることができる。あるいは、電気による加熱やマイクロ波の照射によって得られる熱も熱源として用いることができる。あるいは、電気による加熱と、マイクロ波の照射による加熱と、上述した燃焼から得られる熱のうち2つ以上を併用してもよい。The catalytic cracking apparatus 22 is a device that decomposes a substance by bringing a pyrolysis gas G1 into contact with a catalyst. In other words, the catalytic cracking apparatus 22 is a device that carries out the catalytic cracking step S13. The catalytic cracking step S13 is an example of the second pyrolysis step according to this disclosure. The catalytic cracking apparatus 22 can use, for example, a fixed bed, a moving bed, or a fluidized bed. Multiple of these reactors as exemplified may also be used, and the multiple reactors may be connected in parallel or in series. As a heat source required in the catalytic cracking step S13, heat obtained by burning one or more of the following can be used: coke generated in the catalytic cracking apparatus 22 and adhering to the catalyst surface, a liquid containing hydrocarbons obtained in the refining step S14 and/or lower paraffin gas, or hydrocarbon fuels such as natural gas or kerosene. Alternatively, heat obtained by electric heating or microwave irradiation can also be used as a heat source. Alternatively, two or more of the following can be used in combination: electric heating, microwave irradiation, and the heat obtained from the aforementioned combustion.

加熱方法は、直接加熱方式でも間接加熱方式でもよい。直接加熱方式としては、マイクロ波を吸収する物質(サセプタ―)を装置内に保持し、これを介してマイクロ波のエネルギーを廃プラスチックに供給する方法がある。間接加熱方式としては、電気ヒーターや炭化水素燃料を燃焼して得た熱を装置の伝熱面を介して供給する方法や、水蒸気または窒素ガス、COガスなどの不活性ガスを予め熱源により高温にしてから装置内に投入する方法がある。また、鉄、酸化鉄、アルミナ、シリカ等を主成分とする固体を熱源により予め高温に予熱してから装置内に投入する方法を用いても良い。固体粒子は、前記触媒であっても良い。ガスや固体粒子の熱源による予熱は、熱分解装置21の内部の一部分や熱分解装置と同様の装置を用いて、熱分解装置21と組み合わせ、これらの装置のガスや固体を循環する形で行ってもよい。 The heating method may be either direct heating or indirect heating. Direct heating involves holding a microwave-absorbing material (susceptor) within the device and supplying microwave energy to the waste plastic through it. Indirect heating methods include supplying heat obtained by burning an electric heater or hydrocarbon fuel through the heat transfer surface of the device, or preheating water vapor or an inert gas such as nitrogen or CO2 gas to a high temperature using a heat source before introducing it into the device. Alternatively, a method may be used in which a solid mainly composed of iron, iron oxide, alumina, silica, etc., is preheated to a high temperature using a heat source before introducing it into the device. The solid particles may also be the catalyst mentioned above. Preheating of the gas or solid particles using a heat source may be performed in a portion of the inside of the pyrolysis device 21 or using a device similar to the pyrolysis device, in combination with the pyrolysis device 21, circulating the gas or solid from these devices.

また、熱分解装置21で熱分解され、得られた熱分解ガスG1を、冷却装置または精製装置などを用いてガス成分と液成分に分け、分離された液成分の一部または全部を接触分解装置22に供給してもよい。この場合、分離されたガス成分は、接触分解装置22または接触分解装置22をバイパスして精製装置30以降の装置へ供給されてもよい。あるいは、当該ガス成分は、製造システム100内の燃料、またはその他の製造システムの燃料として活用されてもよい。当該ガス成分の取り扱いはこれに限定されない。Alternatively, the pyrolysis gas G1 obtained by pyrolysis in the pyrolysis unit 21 may be separated into gaseous and liquid components using a cooling unit or purification unit, and some or all of the separated liquid component may be supplied to the catalytic cracking unit 22. In this case, the separated gaseous component may be supplied to the catalytic cracking unit 22 or to the purification unit 30 or later, bypassing the catalytic cracking unit 22. Alternatively, the gaseous component may be used as fuel in the manufacturing system 100 or as fuel in other manufacturing systems. The handling of the gaseous component is not limited to these.

精製装置30は、既知の気液分離操作または蒸留操作などにより、当該装置に供給される混合物を分離し得る装置である。つまり、精製装置30は、本実施形態の精製工程S14を実施し得る装置である。精製装置30は、例えば、気液分離装置または蒸留装置を用いることができる。また、これらの装置を組み合わせてもよく、これらを複数接続してもよい。なお、精製装置30で得られたオレフィンを任意の炭素数のオレフィン純度に高めるために、任意で精製装置30の下流に蒸留装置を設置してもよい。The purification apparatus 30 is capable of separating the mixture supplied to the apparatus by known gas-liquid separation operations or distillation operations. In other words, the purification apparatus 30 is capable of carrying out the purification process S14 of this embodiment. The purification apparatus 30 can, for example, be a gas-liquid separation apparatus or a distillation apparatus. These apparatuses may also be combined, or multiple apparatuses may be connected together. In addition, a distillation apparatus may be optionally installed downstream of the purification apparatus 30 in order to increase the purity of the olefin obtained in the purification apparatus 30 to an olefin purity of a desired number of carbon atoms.

<オレフィンの製造方法>
実施形態1に係るオレフィンの製造方法は、例えば図1に示すフローチャートに従って実行される。なお、図1に示すフローチャートは一例であり、これに限定されない。実施形態1に係るオレフィンの製造方法における各工程について詳細に説明する。
<Method for producing olefins>
The method for producing olefins according to Embodiment 1 is carried out, for example, according to the flowchart shown in Figure 1. Note that the flowchart shown in Figure 1 is just one example and is not limited thereto. Each step in the method for producing olefins according to Embodiment 1 will be described in detail.

(原料について)
各工程の説明に先立ち、本開示に用いる原料について説明する。前処理システム10に供給する原料としては、プラスチックを用いることができる。当該プラスチックは、都市ごみなどに含まれる廃プラスチックであってよい。プラスチックは、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどの、ポリオレフィンを主とするものが好ましいが、他のプラスチックを含んでいてもよい。他のプラスチックは、例えば、塩素化プラスチック(塩素化ポリエチレンなど)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、非塩素化プラスチック(例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、ナイロン66など)、またはこれらの混合物を含んでいてもよい。また、廃プラスチックは、未使用混合プラスチックまたは使用済み混合プラスチックを含んでいてもよい。
(Regarding the raw materials)
Before describing each process, the raw materials used in this disclosure will be described. Plastic can be used as the raw material supplied to the pretreatment system 10. The plastic may be waste plastic contained in municipal solid waste, etc. The plastic is preferably mainly composed of polyolefins such as polyethylene or polypropylene, but may also contain other plastics. Other plastics may include, for example, chlorinated plastics (such as chlorinated polyethylene), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene chloride (PVDC), non-chlorinated plastics (such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polystyrene, nylon 66, etc.), or mixtures thereof. Furthermore, the waste plastic may also include unused mixed plastics or used mixed plastics.

(前処理工程S11)
前処理工程S11は、上記プラスチックを前処理し、第1熱分解工程S12に供する供給物Mを得る工程である。上記プラスチックは、前処理工程S11を経て、主としてポリオレフィン系プラスチックを含む供給物Mとして第1熱分解工程S12に供給され得る。前処理工程によって、原料ブラスチックにおけるポリオレフィン系プラスチック含有率が80質量%以上となることが好ましく、90質量%以上になることがより好ましく、95質量%以上になることがさらに好ましい。
(Pre-treatment step S11)
The pretreatment step S11 is a step of pretreatment of the plastic to obtain a feed material M to be used in the first pyrolysis step S12. The plastic can be supplied to the first pyrolysis step S12 as a feed material M mainly containing polyolefin-based plastics after the pretreatment step S11. Preferably, the polyolefin-based plastic content in the raw plastic is 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and even more preferably 95% by mass or more after the pretreatment step.

(第1熱分解工程S12)
第1熱分解工程S12は、供給物Mを加熱によって分解し、熱分解ガスG1を得る工程である。より具体的には、第1熱分解工程S12は、供給物Mに含まれるオレフィン系プラスチックを加熱によって分解し、熱分解ガスG1を生成する工程である。第1熱分解工程S12における加熱分解により、供給物Mに含まれる炭素化合物は低分子化され、主として炭素数が1~30程度の炭化水素に分解される。第1熱分解工程S12における熱分解温度(℃)は、供給物Mの組成に基づき設定され得る。熱分解温度は、プラスチックの分解速度が速い高温であることが望ましいが、温度が高すぎると炭化するため、例えば、400~800℃が望ましく、好ましくは435~595℃であり、さらに好ましくは450~550℃である。第1熱分解工程S12における圧力については、分解反応はモル数が増加する反応であるため、低圧が望ましい。第1熱分解工程S12における圧力は、例えば-80~1000kPaGであり、好ましくは-10~300kPaG、より好ましくは0~100kPaGである。
(First pyrolysis step S12)
The first pyrolysis step S12 is a step of decomposing the feed material M by heating to obtain pyrolysis gas G1. More specifically, the first pyrolysis step S12 is a step of decomposing the olefin-based plastic contained in the feed material M by heating to produce pyrolysis gas G1. Through thermal decomposition in the first pyrolysis step S12, the carbon compounds contained in the feed material M are reduced in molecular weight and mainly decomposed into hydrocarbons with about 1 to 30 carbon atoms. The pyrolysis temperature (°C) in the first pyrolysis step S12 can be set based on the composition of the feed material M. A high temperature is desirable for a fast decomposition rate of the plastic, but if the temperature is too high, carbonization will occur, so for example, 400 to 800°C is desirable, preferably 435 to 595°C, and even more preferably 450 to 550°C. As for the pressure in the first pyrolysis step S12, a low pressure is desirable because the decomposition reaction is a reaction in which the number of moles increases. The pressure in the first pyrolysis step S12 is, for example, -80 to 1000 kPaG, preferably -10 to 300 kPaG, and more preferably 0 to 100 kPaG.

また、第1熱分解工程S12において、分解促進のために、任意に触媒を使用しても良い。第1熱分解工程S12において用いられる触媒は、例えば珪酸塩触媒、好ましくはゼオライト触媒、さらに好ましくはMFI型ゼオライト触媒が挙げられるが、これらに限定されない。珪酸塩触媒は、通常、珪素原子、アルミニウム原子、酸素原子、水素原子を含有しうる。また珪酸塩触媒は、ナトリウム原子、チタン原子、クロム原子、マンガン原子、鉄原子、コバルト原子、ニッケル原子、銅原子、ルテニウム原子、ロジウム原子、パラジウム原子、銀原子、イリジウム原子、白金原子、ホウ素原子、窒素原子、マグネシウム原子、リン原子、亜鉛原子、ガリウム原子等の原子を含んでいてもよい。Furthermore, in the first pyrolysis step S12, a catalyst may be optionally used to accelerate decomposition. Examples of catalysts used in the first pyrolysis step S12 include, but are not limited to, silicate catalysts, preferably zeolite catalysts, and more preferably MFI-type zeolite catalysts. Silicate catalysts typically contain silicon atoms, aluminum atoms, oxygen atoms, and hydrogen atoms. Silicate catalysts may also contain atoms such as sodium atoms, titanium atoms, chromium atoms, manganese atoms, iron atoms, cobalt atoms, nickel atoms, copper atoms, ruthenium atoms, rhodium atoms, palladium atoms, silver atoms, iridium atoms, platinum atoms, boron atoms, nitrogen atoms, magnesium atoms, phosphorus atoms, zinc atoms, and gallium atoms.

第1熱分解工程S12では、水蒸気または窒素ガス、COガスなどの不活性ガスを共存させてもよく、これらのガスを流動層の流動化ガスとして用いてもよい。第1熱分解工程S12において流動層反応器を用いる場合、流動化ガスが多いほど、気相の炭化水素濃度が下がるため、分解成分が気化されやすい傾向となる。流動層反応器内の流動化ガス線速は、0.1cm/s以上100cm/s以下が好ましく、0.5cm/s以上75cm/s以下がより好ましく、0.8cm/s以上20cm/s以下がさらに好ましい。また、流動層反応器に供給される供給物Mの、供給速度(g/min)に対する流動化ガス供給速度(Nml/min)の割合は、10(Nml/g)以上2000(Nml/g)以下が好ましく、50(Nml/g)以上1500(Nml/g)以下がより好ましく、200(Nml/g)以上1200(Nml/g)以下がさらに好ましい。また、流動層反応器中に存在する流動媒体量(g)に対する流動化ガス供給速度(Nml/min)の割合は、1.0(Nml/g・min)以上100(Nml/g・min)以下が好ましく、2.0(Nml/g・min)以上50(Nml/g・min)以下がより好ましく、3.0(Nml/g・min)以上25(Nml/g・min)以下がさらに好ましい。 In the first pyrolysis step S12, water vapor or an inert gas such as nitrogen gas or CO2 gas may be present, and these gases may be used as the fluidizing gas in the fluidized bed. When a fluidized bed reactor is used in the first pyrolysis step S12, the more fluidizing gas there is, the lower the hydrocarbon concentration in the gas phase becomes, and the more easily the decomposed components tend to vaporize. The linear velocity of the fluidizing gas in the fluidized bed reactor is preferably 0.1 cm/s or more and 100 cm/s or less, more preferably 0.5 cm/s or more and 75 cm/s or less, and even more preferably 0.8 cm/s or more and 20 cm/s or less. Furthermore, the ratio of the fluidizing gas supply rate (Nml/min) to the supply rate (g/min) of the feed material M supplied to the fluidized bed reactor is preferably 10 (Nml/g) or more and 2000 (Nml/g) or less, more preferably 50 (Nml/g) or more and 1500 (Nml/g) or less, and even more preferably 200 (Nml/g) or more and 1200 (Nml/g) or less. Furthermore, the ratio of the fluidizing gas supply rate (Nml/min) to the amount of fluidizing medium (g) present in the fluidized bed reactor is preferably 1.0 (Nml/g・min) or more and 100 (Nml/g・min) or less, more preferably 2.0 (Nml/g・min) or more and 50 (Nml/g・min) or less, and even more preferably 3.0 (Nml/g・min) or more and 25 (Nml/g・min) or less.

本発明者らは、第1熱分解工程S12によって得られる熱分解ガスG1に含まれる炭化水素の組成が以下に説明するような特徴的な構成であることにより、接触分解工程S13を経た後のオレフィンの収率を向上させることができることを見出した。The inventors have found that the yield of olefins after catalytic cracking step S13 can be improved by having a characteristic hydrocarbon composition in the pyrolysis gas G1 obtained by the first pyrolysis step S12, as described below.

具体的には、本開示にかかるオレフィンの製造方法において、熱分解ガスG1は、以下の(i)~(iv)の条件を全て満たしている。以下の条件における式(1)~(4)において、CN(Nは自然数)は、熱分解ガスG1における炭素数Nのノルマルアルカン(鎖式飽和炭化水素化合物)の含有量[wt%]であり、CN’(Nは自然数)は、熱分解ガスG1における炭素数Nのアルケン(不飽和炭化水素化合物)の含有量[wt%]である。Specifically, in the method for producing olefins according to this disclosure, the pyrolysis gas G1 satisfies all of the following conditions (i) to (iv). In formulas (1) to (4) under the following conditions, CN (where N is a natural number) is the wt% content of N-carbon normal alkanes (chain saturated hydrocarbon compounds) in the pyrolysis gas G1, and CN' (where N is a natural number) is the wt% content of N-carbon alkenes (unsaturated hydrocarbon compounds) in the pyrolysis gas G1.

(i)熱分解ガスG1における炭素数3以下のアルカンおよびアルケンの含有量[wt%]の和をX[wt%]とすると、5≦X≦35であり、より好ましくは7≦X≦32であり、さらに好ましくは9≦X≦28である。具体的には、Xは、以下の式(1)を用いて算出され得る:
X=C1+C2+C3+C2’+C3’ (1)
(i) Let X [wt%] be the sum of the content [wt%] of alkanes and alkenes with 3 or fewer carbon atoms in the pyrolysis gas G1, then 5 ≤ X ≤ 35, more preferably 7 ≤ X ≤ 32, and even more preferably 9 ≤ X ≤ 28. Specifically, X can be calculated using the following formula (1):
X=C1+C2+C3+C2'+C3' (1)

(ii)熱分解ガスG1に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンから計算される重量平均分子量をY[-]とすると、95≦Y≦240であり、より好ましくは120≦Y≦235であり、さらに好ましくは150≦Y≦230である。具体的には、Yは、各ノルマルアルカンの含有量[wt%]を用いて、以下の式(2)によって算出され得る:
Y=(16.04×C1+30.07×C2+44.10×C3+142.28×C10+156.31×C11+170.33×C12+184.36×C13+198.39×C14+212.41×C15+226.44×C16+240.47×C17+254.49×C18+268.52×C19+282.55×C20+296.57×C21+310.60×C22+324.63×C23+338.65×C24+352.68×C25+366.71×C26+380.73×C27+394.76×C28+408.79×C29+422.81×C30+436.84×C31+450.87×C32+464.89×C33+478.92×C34+492.95×C35)÷(C1+C2+C3+C10+C11+C12+C13+C14+C15+C16+C17+C18+C19+C20+C21+C22+C23+C24+C25+C26+C27+C28+C29+C30+C31+C32+C33+C34+C35) (2)
(ii) If Y[-] is the weight-average molecular weight calculated from the normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms and 10 to 35 carbon atoms contained in the pyrolysis gas G1, then 95 ≤ Y ≤ 240, more preferably 120 ≤ Y ≤ 235, and even more preferably 150 ≤ Y ≤ 230. Specifically, Y can be calculated using the content [wt%] of each normal alkane by the following formula (2):
Y=(16.04×C1+30.07×C2+44.10×C3+142.28×C10+156.31×C11+170.33×C12+184.36×C13+198.39×C14+212.41×C15+226.44×C16+ 240.47×C17+254.49×C18+268.52×C19+282.55×C20+296.57×C21+310.60×C22+324.63×C23+338.65×C24+352.68×C25+366.71×C2 6+380.73×C27+394.76×C28+408.79×C29+422.81×C30+436.84×C31+450.87×C32+464.89×C33+478.92×C34+492.95×C35)÷(C1+C2 +C3+C10+C11+C12+C13+C14+C15+C16+C17+C18+C19+C20+C21+C22+C23+C24+C25+C26+C27+C28+C29+C30+C31+C32+C33+C34+C35) (2)

(iii)熱分解ガスG1に含まれる炭素数1~3のアルカンおよび炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和に対する、炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和の比をZ[-]とすると、0.30≦Z≦0.93であり、より好ましくは0.40≦Z≦0.90であり、さらに好ましくは0.50≦Z≦0.85である。具体的には、Zは以下の式(3)を用いて算出され得る:
Z=(C10+C11+C12+C13+C14+C15+C16+C17+C18+C19+C20+C21+C22+C23+C24+C25+C26+C27+C28+C29+C30+C31+C32+C33+C34+C35)/(C1+C2+C3+C10+C11+C12+C13+C14+C15+C16+C17+C18+C19+C20+C21+C22+C23+C24+C25+C26+C27+C28+C29+C30+C31+C32+C33+C34+C35) (3)
(iii) If Z[-] is the ratio of the sum of the wt% content of C10-35 normal alkanes to the sum of the wt% content of C10-35 normal alkanes in the pyrolysis gas G1, then 0.30 ≤ Z ≤ 0.93, more preferably 0.40 ≤ Z ≤ 0.90, and even more preferably 0.50 ≤ Z ≤ 0.85. Specifically, Z can be calculated using the following formula (3):
Z=(C10+C11+C12+C13+C14+C15+C16+C17+C18+C19+C20+C21+C22+C23+C24+C25+C26+C27+C28+C29+C30+C31+C32+C33+C34+C35)/(C1 +C2+C3+C10+C11+C12+C13+C14+C15+C16+C17+C18+C19+C20+C21+C22+C23+C24+C25+C26+C27+C28+C29+C30+C31+C32+C33+C34+C35) (3)

(iv)熱分解ガスG1に含まれる炭素数35のノルマルアルカンの含有量[wt%]に対する炭素数1~3のアルカンの含有量[wt%]の比をW[-]とすると、5≦W≦205であり、より好ましくは8≦W≦150であり、さらに好ましくは12≦W≦100である。具体的には、Wは以下の式(4)を用いて算出され得る:
W=(C1+C2+C3)/C35 (4)。
(iv) If W[-] is the ratio of the content of C1-3 alkanes [wt%] to the content of C35 normal alkanes [wt%] in the pyrolysis gas G1, then 5 ≤ W ≤ 205, more preferably 8 ≤ W ≤ 150, and even more preferably 12 ≤ W ≤ 100. Specifically, W can be calculated using the following formula (4):
W=(C1+C2+C3)/C35 (4).

上記(i)の条件は、熱分解ガスG1に含まれる低分子量の炭化水素に注目した規定である。本開示において、低分子量の炭化水素とは、炭素数1~3の炭化水素であってよい。低分子量の炭化水素は、第1熱分解工程S12後の接触分解工程S13における接触分解によって芳香族化合物となり得るため、低分子量の炭化水素が過多となると、最終のオレフィン収率を低下させる可能性があると考えられる。よって低分子量の炭化水素の量を規定する上記(i)の条件は、オレフィン収率の向上に寄与していると考えられる。The condition in (i) above is a provision that focuses on low molecular weight hydrocarbons contained in the pyrolysis gas G1. In this disclosure, low molecular weight hydrocarbons may be hydrocarbons having 1 to 3 carbon atoms. Since low molecular weight hydrocarbons can become aromatic compounds through catalytic cracking in the catalytic cracking step S13 after the first pyrolysis step S12, it is thought that an excess of low molecular weight hydrocarbons may reduce the final olefin yield. Therefore, the condition in (i) above, which specifies the amount of low molecular weight hydrocarbons, is thought to contribute to improving the olefin yield.

上記(iii)の条件は、熱分解ガスG1に含まれる高分子量の炭化水素に注目した規定である。本開示において、高分子量の炭化水素とは、炭素数10以上の炭化水素であってよい。高分子量の炭化水素は、第1熱分解工程S12後の接触分解工程S13における接触分解を経ても所望のオレフィンまで分解されない可能性があると考えられる。よって高分子量の炭化水素の量を規定する上記(iii)の条件は、オレフィン収率の向上に寄与していると考えられる。The above condition (iii) is a provision that focuses on high molecular weight hydrocarbons contained in the pyrolysis gas G1. In this disclosure, high molecular weight hydrocarbons may be hydrocarbons having 10 or more carbon atoms. It is thought that high molecular weight hydrocarbons may not be decomposed to the desired olefins even after catalytic cracking in the catalytic cracking step S13 after the first pyrolysis step S12. Therefore, the above condition (iii), which specifies the amount of high molecular weight hydrocarbons, is thought to contribute to improving the olefin yield.

また、本開示にかかるオレフィンの製造方法において、熱分解ガスG1は、上述した(i)~(iv)の条件を全て満たすとともに、0℃における凝縮割合が熱分解ガスG1の39wt%以上88wt%以下であることが好ましく、より好ましくは45wt%以上85wt%以下、さらに好ましくは55wt%以上80wt%以下である。Furthermore, in the method for producing olefins according to this disclosure, the pyrolysis gas G1 satisfies all of the above conditions (i) to (iv), and preferably has a condensation ratio at 0°C of 39 wt% to 88 wt%, more preferably 45 wt% to 85 wt%, and even more preferably 55 wt% to 80 wt%.

(接触分解工程S13)
接触分解工程S13は、熱分解ガスG1を触媒の存在下にて分解し、炭素数が1~20程度の炭化水素に低分子化された、接触分解ガスG2を生成し得る工程である。接触分解工程S13における分解温度は、熱分解ガスG1の組成に基づき設定され得る。分解温度は、例えば、400~800℃であり、好ましくは、450℃~650℃であり、より好ましくは500℃~600℃である。接触分解工程S13における分解圧力は、例えば-80~1000kPaGであり、好ましくは-10~300kPaG、より好ましくは0~100kPaGである。
(Catalytic cracking step S13)
Catalytic cracking step S13 is a step that can produce catalytic cracking gas G2, which is a hydrocarbon with approximately 1 to 20 carbon atoms, by decomposing the pyrolysis gas G1 in the presence of a catalyst and reducing its molecular weight. The decomposition temperature in catalytic cracking step S13 can be set based on the composition of the pyrolysis gas G1. The decomposition temperature is, for example, 400 to 800°C, preferably 450 to 650°C, and more preferably 500 to 600°C. The decomposition pressure in catalytic cracking step S13 is, for example, -80 to 1000 kPaG, preferably -10 to 300 kPaG, and more preferably 0 to 100 kPaG.

接触分解工程S13において用いられる触媒は、例えば珪酸塩触媒、好ましくはゼオライト触媒、さらに好ましくはMFI型ゼオライト触媒が挙げられるが、これらに限定されない。珪酸塩触媒は、通常、珪素原子、アルミニウム原子、酸素原子、水素原子を含有しうる。また珪酸塩触媒は、ナトリウム原子、チタン原子、クロム原子、マンガン原子、鉄原子、コバルト原子、ニッケル原子、銅原子、ルテニウム原子、ロジウム原子、パラジウム原子、銀原子、イリジウム原子、白金原子、ホウ素原子、窒素原子、マグネシウム原子、リン原子、亜鉛原子、ガリウム原子等の原子をも含み得る。接触分解工程S13における熱分解ガスG1質量流量[kg/h]と触媒量[kg]の比である重量空間速度(Weight Hourly Space Velocity)[1/h]は、例えば、0.1~100[1/h]であり、好ましくは1.0~50[1/h]、より好ましくは2.0~20[1/h]である。The catalyst used in the catalytic cracking step S13 is, for example, a silicate catalyst, preferably a zeolite catalyst, and more preferably an MFI-type zeolite catalyst, but is not limited to these. Silicate catalysts typically contain silicon atoms, aluminum atoms, oxygen atoms, and hydrogen atoms. Silicate catalysts may also contain atoms such as sodium atoms, titanium atoms, chromium atoms, manganese atoms, iron atoms, cobalt atoms, nickel atoms, copper atoms, ruthenium atoms, rhodium atoms, palladium atoms, silver atoms, iridium atoms, platinum atoms, boron atoms, nitrogen atoms, magnesium atoms, phosphorus atoms, zinc atoms, and gallium atoms. The weight-hourly space velocity [1/h] in the catalytic cracking step S13, which is the ratio of the mass flow rate [kg/h] of the pyrolysis gas G1 to the amount of catalyst [kg], is, for example, 0.1 to 100 [1/h], preferably 1.0 to 50 [1/h], and more preferably 2.0 to 20 [1/h].

接触分解工程S13では、水蒸気または窒素ガス、COガスなどの不活性ガスを共存させてもよく、これらのガスを流動層の流動化ガスとして用いてもよい。 In catalytic cracking step S13, water vapor or an inert gas such as nitrogen gas or CO2 gas may be present, and these gases may be used as fluidizing gases for the fluidized bed.

(精製工程S14)
精製工程S14は、接触分解ガスG2を分離精製する工程である。より具体的には、精製工程S14は、接触分解ガスG2を、炭素数の少ない(例えばC1~4)炭化水素を少なくとも1種類以上含む気体と、炭素数の多い(例えばC5以上)炭化水素を少なくとも1種類以上含む液体とに分離し得る工程である。さらに、当該気体は、低級オレフィンを90質量%以上含む、オレフィンリッチガスであり得る。当該低級オレフィンは、エチレン、プロピレン、またはブテンのうち少なくとも1種類以上を含み得る。なお、精製工程S14で得られたオレフィンリッチガスの、任意の炭素数のオレフィン純度を高めるため、任意で精製工程S14の下流に精製工程を追加してもよい。
(Purification step S14)
The purification step S14 is a step for separating and purifying the catalytic cracking gas G2. More specifically, the purification step S14 is a step that can separate the catalytic cracking gas G2 into a gas containing at least one type of hydrocarbon with a low number of carbon atoms (e.g., C1 to C4) and a liquid containing at least one type of hydrocarbon with a high number of carbon atoms (e.g., C5 or more). Furthermore, the gas may be an olefin-rich gas containing 90% by mass or more of lower olefins. The lower olefin may contain at least one type from ethylene, propylene, or butene. In addition, a purification step may be optionally added downstream of the purification step S14 in order to increase the purity of olefins with a specific number of carbon atoms in the olefin-rich gas obtained in the purification step S14.

低級オレフィンを豊富に含むオレフィンリッチガスが得られることにより、水素を使用することなく、高効率にオレフィンを製造することができる。By obtaining an olefin-rich gas containing abundant lower olefins, olefins can be produced with high efficiency without the use of hydrogen.

なお、精製工程S14において得られた炭化水素を含む液体の少なくとも一部を、熱分解装置21または接触分解装置22に供給してもよい。これにより、オレフィンの収率をさらに向上させることができる。Furthermore, at least a portion of the hydrocarbon-containing liquid obtained in the purification step S14 may be supplied to the pyrolysis apparatus 21 or the catalytic cracking apparatus 22. This can further improve the yield of olefins.

あるいは、精製工程S14において得られた炭化水素を含む液体および/または低級パラフィンガスを燃焼させ、前処理工程S11~精製工程S14までの任意の工程における熱源として利用してもよい。これにより、オレフィン製造システム全体の環境負荷を低減させることができる。Alternatively, the hydrocarbon-containing liquid and/or lower paraffin gas obtained in the purification step S14 may be burned and used as a heat source in any of the steps from the pretreatment step S11 to the purification step S14. This reduces the environmental impact of the entire olefin manufacturing system.

(実施形態1まとめ)
本開示の実施形態1に係るオレフィンの製造方法は、プラスチックを熱分解し、第1生成物(熱分解ガスG1)を得る第1熱分解工程(S12)と、第1生成物の少なくとも一部をさらに熱分解する第2熱分解工程(接触分解工程:S13)と、を含み、第1生成物に含まれる炭化水素が以下の(i)~(iv)の条件を全て満たす。
(Summary of Embodiment 1)
The first embodiment of the present disclosure is a method for producing an olefin, comprising a first pyrolysis step (S12) of pyrolyzing a plastic to obtain a first product (pyrolysis gas G1), and a second pyrolysis step (catalytic decomposition step: S13) of further pyrolyzing at least a portion of the first product, wherein the hydrocarbon contained in the first product satisfies all of the following conditions (i) to (iv).

(i)第1生成物における炭素数3以下のアルカンおよびアルケンの含有量[wt%]の和をX[wt%]とすると、5≦X≦35である
(ii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンから計算される重量平均分子量をY[-]とすると、95≦Y≦240である
(iii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和に対する、炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和の比をZ[-]とすると、0.30≦Z≦0.93である
(iv)前記第1生成物に含まれる炭素数35のノルマルアルカンの含有量[wt%]に対する炭素数1~3のアルカンの含有量[wt%]の比をW[-]とすると、5≦W≦205である。
(i) Let X [wt%] be the sum of the content [wt%] of alkanes and alkenes having 3 or fewer carbon atoms in the first product, then 5 ≤ X ≤ 35. (ii) Let Y [-] be the weight-average molecular weight calculated from the normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms and 10 to 35 carbon atoms contained in the first product, then 95 ≤ Y ≤ 240. (iii) Let Z [-] be the ratio of the sum of the content [wt%] of normal alkanes having 10 to 35 carbon atoms to the sum of the content [wt%] of normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms contained in the first product, then 0.30 ≤ Z ≤ 0.93. (iv) Let W [-] be the ratio of the content [wt%] of alkanes having 1 to 3 carbon atoms to the content [wt%] of normal alkanes having 35 carbon atoms contained in the first product, then 5 ≤ W ≤ 205.

このような構成によれば、第2熱分解工程後のオレフィンの収率を有意に向上させることができる。With this configuration, the yield of olefins after the second pyrolysis step can be significantly improved.

また、第1生成物は、上述した(i)~(iv)の条件を全て満たすとともに、0℃における凝縮割合が熱分解ガスG1の39wt%以上88wt%以下であってよい。このような構成によれば、第2熱分解工程後のオレフィンの収率を有意に向上させることができる。Furthermore, the first product may satisfy all of the above-mentioned conditions (i) to (iv), and its condensation ratio at 0°C may be 39 wt% to 88 wt% of the pyrolysis gas G1. With such a configuration, the yield of olefins after the second pyrolysis step can be significantly improved.

さらに、上記オレフィンの製造方法が第2熱分解工程後に精製工程を有することにより、低級オレフィンを豊富に含むオレフィンリッチガスを得ることができる。Furthermore, by including a purification step after the second thermal decomposition step in the above-mentioned method for producing olefins, an olefin-rich gas containing abundant lower olefins can be obtained.

さらに、本開示の実施形態1に係るオレフィンの製造方法は、熱分解ガスG1の組成を分析する分析工程と、該分析工程における分析結果に基づいて熱分解条件を調整する条件調整工程と、をさらに含んでもよい。Furthermore, the method for producing an olefin according to Embodiment 1 of this disclosure may further include an analysis step for analyzing the composition of the pyrolysis gas G1, and a condition adjustment step for adjusting the pyrolysis conditions based on the analysis results in the analysis step.

具体的には、分析工程では、熱分解ガスG1をサンプリングし、例えば水素炎イオン化検出器付きガスクロマトグラフ法(GC-FID)によって組成分析をおこなってもよい。そして、条件調整工程では、組成分析の結果に基づいて、第1熱分解工程S12における熱分解条件の調整を実施してもよい。より具体的には、第1熱分解工程S12において、熱分解温度、熱分解圧力、流動層反応器内の流動化ガス線速、原料供給速度に対する流動化ガス供給速度の割合、流動層反応器中に存在する流動媒体量に対する流動化ガス供給速度の割合の1つ以上を調整してもよい。Specifically, in the analysis step, the pyrolysis gas G1 may be sampled and its composition may be analyzed, for example, by gas chromatography with a flame ionization detector (GC-FID). Then, in the condition adjustment step, the pyrolysis conditions in the first pyrolysis step S12 may be adjusted based on the results of the composition analysis. More specifically, in the first pyrolysis step S12, one or more of the following may be adjusted: pyrolysis temperature, pyrolysis pressure, fluidizing gas linear velocity in the fluidized bed reactor, ratio of fluidizing gas supply rate to raw material supply rate, and ratio of fluidizing gas supply rate to amount of fluidizing medium present in the fluidized bed reactor.

例えば、分析の結果、低分子量成分が過多であると判断された場合、熱分解温度を下げる、熱分解圧力を下げる、または流動層反応器内の流動化ガス線速を上げるなどの調整をおこなってよい。あるいは、低分子量成分が過多であると判断された場合、原料供給速度に対する流動化ガス供給速度の割合を増やす、流動層反応器中に存在する流動媒体量に対する流動化ガス供給速度の割合を増やすなどの調整をおこなってもよい。For example, if the analysis reveals an excess of low molecular weight components, adjustments may be made, such as lowering the pyrolysis temperature, lowering the pyrolysis pressure, or increasing the linear velocity of the fluidizing gas in the fluidized bed reactor. Alternatively, if an excess of low molecular weight components is found, adjustments may be made, such as increasing the ratio of the fluidizing gas supply rate to the raw material supply rate, or increasing the ratio of the fluidizing gas supply rate to the amount of fluidized medium present in the fluidized bed reactor.

逆に、高分子量成分が過多であると判断された場合、熱分解温度を上げる、熱分解圧力を上げる、または流動層反応器内の流動化ガス線速を下げるなどの調整をおこなってよい。あるいは、低分子量成分が過多であると判断された場合、原料供給速度に対する流動化ガス供給速度の割合を減らす、流動層反応器中に存在する流動媒体量に対する流動化ガス供給速度の割合を減らすなどの調整をおこなってもよい。Conversely, if it is determined that there is an excess of high molecular weight components, adjustments may be made by increasing the thermal decomposition temperature, increasing the thermal decomposition pressure, or decreasing the linear velocity of the fluidizing gas in the fluidized bed reactor. Alternatively, if it is determined that there is an excess of low molecular weight components, adjustments may be made by reducing the ratio of the fluidizing gas supply rate to the raw material supply rate, or by reducing the ratio of the fluidizing gas supply rate to the amount of fluidizing medium present in the fluidized bed reactor.

分析工程および条件調整工程を含むことにより、熱分解工程における条件をより適切に設定することができ、第2熱分解工程後のオレフィンの収率をさらに向上させることができる。By including analytical and condition adjustment steps, the conditions in the pyrolysis step can be set more appropriately, and the yield of olefins after the second pyrolysis step can be further improved.

〔実施形態2〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
Other embodiments of this disclosure are described below. For the sake of clarity, components having the same function as those described in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and their descriptions are not repeated.

図3は、実施形態2に係るオレフィンの製造方法の一例を示すフローチャートである。実施形態2に係るオレフィンの製造方法は、例えば図3に示すフローチャートに従って実行され得る。なお、図3に示すフローチャートは一例であり、これに限定されない。Figure 3 is a flowchart showing an example of an olefin manufacturing method according to Embodiment 2. The olefin manufacturing method according to Embodiment 2 can be carried out, for example, according to the flowchart shown in Figure 3. Note that the flowchart shown in Figure 3 is just an example and is not limited thereto.

図3に示す前処理工程S21および第1熱分解工程S22は、それぞれ実施形態1の前処理工程S11および第1熱分解工程S12と同様の工程であってよい。The pretreatment step S21 and the first pyrolysis step S22 shown in Figure 3 may be the same steps as the pretreatment step S11 and the first pyrolysis step S12 of Embodiment 1, respectively.

精製工程S23は、第1熱分解工程S22を経て得られた第1生成物から、低分子量のガス成分および重質分を分離する工程であってよい。精製工程S23を経ることにより、ナフサの沸点範囲程度の炭化水素混合物が得られる。The purification step S23 may be a step of separating low molecular weight gaseous components and heavy components from the first product obtained through the first pyrolysis step S22. By going through the purification step S23, a hydrocarbon mixture within the boiling point range of naphtha is obtained.

水素化工程S24は、精製工程S23を経て得られたナフサの沸点範囲程度の炭化水素混合物の水素化反応を促進し、飽和炭化水素に変換する工程であってよい。The hydrogenation step S24 may be a step that promotes the hydrogenation reaction of a hydrocarbon mixture obtained through the purification step S23, which is within the boiling point range of naphtha, and converts it into saturated hydrocarbons.

クラッキング工程S25は、本開示に係る第2熱分解工程の一例である。クラッキング工程S25は、例えばナフサクラッカを用いてクラッキングを行うことにより、所望のオレフィンを得る工程であってよい。The cracking step S25 is an example of the second pyrolysis step according to this disclosure. The cracking step S25 may be a step in which a desired olefin is obtained by performing cracking using, for example, a naphtha cracker.

本開示の実施形態2に係るオレフィンの製造方法は、プラスチックを熱分解し、第1生成物を得る第1熱分解工程(S22)と、第1生成物の少なくとも一部をさらに熱分解する第2熱分解工程(クラッキング工程:S25)と、を含み、第1生成物に含まれる炭化水素が以下の(i)~(iv)の条件を全て満たす。また、第2熱分解工程は、クラッキングを含む。The method for producing an olefin according to Embodiment 2 of this disclosure includes a first thermal decomposition step (S22) of thermally decomposing a plastic to obtain a first product, and a second thermal decomposition step (cracking step: S25) of further thermal decomposing at least a portion of the first product, wherein the hydrocarbon contained in the first product satisfies all of the following conditions (i) to (iv). The second thermal decomposition step also includes cracking.

(i)前記第1生成物における炭素数3以下のアルカンおよびアルケンの含有量[wt%]の和をX[wt%]とすると、5≦X≦35であり、より好ましくは7≦X≦32であり、さらに好ましくは9≦X≦28である
(ii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンから計算される重量平均分子量をY[-]とすると、95≦Y≦240であり、より好ましくは120≦Y≦235であり、さらに好ましくは150≦Y≦230である
(iii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和に対する、炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和の比をZ[-]とすると、0.30≦Z≦0.93であり、より好ましくは0.40≦Z≦0.90であり、さらに好ましくは0.50≦Z≦0.85である
(iv)前記第1生成物に含まれる炭素数35のノルマルアルカンの含有量[wt%]に対する炭素数1~3のアルカンの含有量[wt%]の比をW[-]とすると、5≦W≦205であり、より好ましくは8≦W≦150であり、さらに好ましくは12≦W≦100である
このような構成によれば、第2熱分解工程後のオレフィンの収率を有意に向上させることができる。
(i) If X [wt%] is the sum of the content [wt%] of alkanes and alkenes having 3 or fewer carbon atoms in the first product, then 5 ≤ X ≤ 35, more preferably 7 ≤ X ≤ 32, and even more preferably 9 ≤ X ≤ 28. (ii) If Y [-] is the weight-average molecular weight calculated from the normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms and 10 to 35 carbon atoms contained in the first product, then 95 ≤ Y ≤ 240, more preferably 120 ≤ Y ≤ 235, and even more preferably 150 ≤ Y ≤ 230. (iii) If Z[-] is the ratio of the sum of the wt% content of normal alkanes having 10 to 35 carbon atoms to the sum of the wt% content of normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms and 10 to 35 carbon atoms in the first product, then 0.30 ≤ Z ≤ 0.93, more preferably 0.40 ≤ Z ≤ 0.90, and even more preferably 0.50 ≤ Z ≤ 0.85. (iv) If W[-] is the ratio of the wt% content of alkanes having 1 to 3 carbon atoms to the wt% content of normal alkanes having 35 carbon atoms in the first product, then 5 ≤ W ≤ 205, more preferably 8 ≤ W ≤ 150, and even more preferably 12 ≤ W ≤ 100. With such a configuration, the yield of olefins after the second pyrolysis step can be significantly improved.

(実施形態まとめ)
[1]本開示の態様1に係るオレフィンの製造方法は、プラスチックを熱分解し、第1生成物を得る第1熱分解工程と、前記第1生成物の少なくとも一部をさらに熱分解する第2熱分解工程と、を含み、前記第1生成物に含まれる炭化水素が以下の(i)~(iv)の条件を全て満たす。
(Summary of implementations)
[1] A method for producing an olefin according to Embodiment 1 of the present disclosure includes a first thermal decomposition step of thermally decomposing a plastic to obtain a first product, and a second thermal decomposition step of further thermally decomposing at least a portion of the first product, wherein the hydrocarbon contained in the first product satisfies all of the following conditions (i) to (iv).

(i)前記第1生成物における炭素数3以下のアルカンおよびアルケンの含有量[wt%]の和をX[wt%]とすると、5≦X≦35である
(ii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンから計算される重量平均分子量をY[-]とすると、95≦Y≦240である
(iii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和に対する、炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和の比をZ[-]とすると、0.30≦Z≦0.93である
(iv)前記第1生成物に含まれる炭素数35のノルマルアルカンの含有量[wt%]に対する炭素数1~3のアルカンの含有量[wt%]の比をW[-]とすると、5≦W≦205である。
(i) Let X [wt%] be the sum of the content [wt%] of alkanes and alkenes having 3 or fewer carbon atoms in the first product, then 5 ≤ X ≤ 35. (ii) Let Y [-] be the weight-average molecular weight calculated from the normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms and 10 to 35 carbon atoms contained in the first product, then 95 ≤ Y ≤ 240. (iii) Let Z [-] be the ratio of the sum of the content [wt%] of normal alkanes having 10 to 35 carbon atoms to the sum of the content [wt%] of normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms contained in the first product, then 0.30 ≤ Z ≤ 0.93. (iv) Let W [-] be the ratio of the content [wt%] of alkanes having 1 to 3 carbon atoms to the content [wt%] of normal alkanes having 35 carbon atoms contained in the first product, then 5 ≤ W ≤ 205.

[2]本開示の態様2に係るオレフィンの製造方法は、上記態様1において、前記第1生成物は、0℃において、前記第1生成物の39wt%以上88wt%以下が凝縮する。[2] In the method for producing an olefin according to Embodiment 2 of the present disclosure, in Embodiment 1, the first product is condensed at 0°C by an amount of 39 wt% to 88 wt% of the first product.

[3]本開示の態様3に係るオレフィンの製造方法は、上記態様1または2において、前記第2熱分解工程は、触媒を用いた接触分解工程である。[3] In the method for producing an olefin according to aspect 3 of the present disclosure, in aspect 1 or 2 above, the second thermal decomposition step is a catalytic decomposition step using a catalyst.

[4]本開示の態様4に係るオレフィンの製造方法は、上記態様1または2において、前記第2熱分解工程はクラッキングを含む。[4] The method for producing an olefin according to aspect 4 of the present disclosure, wherein in aspect 1 or 2, the second pyrolysis step includes cracking.

[5]本開示の態様5に係るオレフィンの製造方法は、上記態様1から4のいずれかにおいて、前記第1熱分解工程は、流動層反応器を用いて行われ、以下の(a)~(f)の条件を全て満たす。[5] In any of the embodiments 1 to 4 described above, the method for producing an olefin according to embodiment 5 of the present disclosure is characterized in that the first pyrolysis step is carried out using a fluidized bed reactor and all of the following conditions (a) to (f) are satisfied.

(a)熱分解は連続的に行われる
(b)熱分解温度は435℃以上595℃以下である
(c)熱分解圧力は0kPaG以上100kPaG以下である
(d)前記流動層反応器内の流動化ガス線速は、0.1cm/s以上100cm/s以下である
(e)原料供給速度(g/min)に対する流動化ガス供給速度(Nml/min)の割合は、10(Nml/g)以上2000(Nml/g)以下である
(f)前記流動層反応器中に存在する流動媒体量(g)に対する流動化ガス供給速度(Nml/min)の割合は、1.0(Nml/g・min)以上100(Nml/g・min)以下である。
(a) Pyrolysis is carried out continuously. (b) The pyrolysis temperature is 435°C or higher and 595°C or lower. (c) The pyrolysis pressure is 0 kPaG or higher and 100 kPaG or lower. (d) The fluidizing gas linear velocity in the fluidized bed reactor is 0.1 cm/s or higher and 100 cm/s or lower. (e) The ratio of the fluidizing gas supply rate (N ml/min) to the raw material supply rate (g/min) is 10 (N ml/g) or higher and 2000 (N ml/g) or lower. (f) The ratio of the fluidizing gas supply rate (N ml/min) to the amount of fluidizing medium (g) present in the fluidized bed reactor is 1.0 (N ml/g・min) or higher and 100 (N ml/g・min) or lower.

[6]本開示の態様6に係るオレフィンの製造方法は、上記態様1から5のいずれかにおいて、前記第1生成物の組成を分析する分析工程と、前記分析工程における分析結果に基づいて熱分解条件を調整する条件調整工程と、をさらに含む。[6] A method for producing an olefin according to embodiment 6 of the present disclosure further includes, in any of embodiments 1 to 5 above, an analytical step of analyzing the composition of the first product, and a condition adjustment step of adjusting the thermal decomposition conditions based on the analytical results in the analytical step.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments are also included within the technical scope of the present invention.

〔実証試験〕
以下では、本開示に係るオレフィンの製造方法について実証した試験について説明する。
[Demonstration Test]
The following describes the tests that demonstrated the method for producing the olefin related to this disclosure.

本実証試験では、本開示の範囲内の実施例1および実施例2、比較例としての比較例1、比較例2の4つの実験を行い、結果を比較した。各実験および結果について以下に詳述する。本実証試験において、原料は、ポリオレフィン系プラスチックであるポリエチレン(住友化学製:スミカセン(登録商標)G201F)を用いた。In this demonstration test, four experiments were conducted: Example 1 and Example 2 within the scope of this disclosure, and Comparative Example 1 and Comparative Example 2 as comparative examples. The results were then compared. Each experiment and its results are described in detail below. In this demonstration test, polyethylene (Sumitomo Chemical Co., Ltd.: Sumikasen® G201F), a polyolefin-based plastic, was used as the raw material.

(実験装置)
図4は、本実証試験において用いた実験装置(以下、装置100Aと称する)の概略構成図である。装置100Aは、溶融押出機10Aと、熱分解装置21Aと、接触分解装置22Aとを含む。また、装置100Aは、大気排出用冷却トラップ40と、サンプリング用冷却トラップ41と、サンプリング用ガスバッグ50とを含む。
(Experimental apparatus)
Figure 4 is a schematic diagram of the experimental apparatus (hereinafter referred to as apparatus 100A) used in this demonstration test. Apparatus 100A includes a melt extruder 10A, a pyrolysis apparatus 21A, and a catalytic decomposition apparatus 22A. Apparatus 100A also includes an atmospheric discharge cooling trap 40, a sampling cooling trap 41, and a sampling gas bag 50.

熱分解装置21Aは、ステンレス製の内径21mmの反応器を有する流動層熱分解反応装置である。熱分解装置21Aでは、反応器内に設置した分散板211の上に流動媒体として中位径が90μmの珪砂212を配置した。流動化ガスは窒素を用いた。窒素は電気ジャケットヒータHTにより予め予熱されて熱分解装置21Aに供給された。熱分解装置21Aは、流動層を所定の温度に加熱する電気炉210を備えている。The pyrolysis apparatus 21A is a fluidized bed pyrolysis reactor having a stainless steel reactor with an inner diameter of 21 mm. In the pyrolysis apparatus 21A, silica sand 212 with a medium diameter of 90 μm was placed on a dispersion plate 211 installed inside the reactor as a fluidizing medium. Nitrogen was used as the fluidizing gas. The nitrogen was preheated by an electric jacket heater HT and supplied to the pyrolysis apparatus 21A. The pyrolysis apparatus 21A is equipped with an electric furnace 210 for heating the fluidized bed to a predetermined temperature.

接触分解装置22Aは、ステンレス製の内径13mmの反応器を有する固定層接触分解反応装置である。接触分解装置22Aの反応器には、予めWO2022/039094A1の実施例に記載の方法で作製されたMFI型ゼオライト触媒(触媒221)1.0gを充填した。触媒221は、反応器垂直方向の中心部に充填されるようにアルミナボールにより調整を行った。接触分解装置22Aは、充填層を所定の温度に加熱する電気炉6を備えている。The catalytic cracking apparatus 22A is a stationary bed catalytic cracking reactor having a stainless steel reactor with an inner diameter of 13 mm. The reactor of the catalytic cracking apparatus 22A was pre-filled with 1.0 g of MFI-type zeolite catalyst (catalyst 221), which was prepared by the method described in the examples of WO2022/039094A1. The catalyst 221 was adjusted using alumina balls so that it was filled in the center of the reactor in the vertical direction. The catalytic cracking apparatus 22A is equipped with an electric furnace 6 for heating the packed bed to a predetermined temperature.

実施例1、実施例2、比較例1および比較例2の熱分解条件および接触分解条件を以下の表1に示す。
(実施例1)
実施例1では、流動層が500℃となるように電気炉210の出力を調整した。原料であるポリエチレンを、溶融押出機10Aを介して、溶融状態で熱分解装置21Aに供給し、連続的に熱分解処理を実施した。熱分解装置21Aにおける熱分解条件は、表1に示す通りであり、本開示の範囲内の条件である。
The thermal decomposition conditions and catalytic decomposition conditions for Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 are shown in Table 1 below.
(Example 1)
In Example 1, the output of the electric furnace 210 was adjusted so that the fluidized bed temperature reached 500°C. The raw material, polyethylene, was supplied in a molten state to the pyrolysis apparatus 21A via the molten extruder 10A, and the pyrolysis process was carried out continuously. The pyrolysis conditions in the pyrolysis apparatus 21A are as shown in Table 1 and are within the scope of this disclosure.

熱分解装置21Aの上部から排出された熱分解ガス(第1生成物)は、電気ジャケットヒータHTにより加温された移送配管を通して接触分解装置22Aに送られた。The pyrolysis gas (first product) discharged from the top of the pyrolysis apparatus 21A was sent to the catalytic decomposition apparatus 22A through a transfer pipe heated by an electric jacket heater HT.

なお、熱分解ガスの組成は、接触分解装置22Aを通さずに、サンプリング用冷却トラップ41およびサンプリング用ガスバッグ50に移送した。氷冷式のサンプリング用冷却トラップ41では凝縮油をサンプリングし、サンプリング用ガスバッグ50では未凝縮ガスをサンプリングした。当該サンプリングのための配管経路は図示を省略している。The pyrolysis gas composition was transferred to the sampling cooling trap 41 and sampling gas bag 50 without passing through the catalytic cracking apparatus 22A. The condensed oil was sampled in the ice-cooled sampling cooling trap 41, and the uncondensed gas was sampled in the sampling gas bag 50. The piping route for this sampling is not shown in the diagram.

サンプリングは、原料ポリエチレンが熱分解装置21Aに供給開始されてから80分後に開始し、10分間サンプリングした。サンプリング開始までの間、熱分解ガスは大気排出用冷却トラップ40に送られ冷却処理を行った。サンプリングした凝縮油および非凝縮ガスの組成を、GC-FIDにより分析した。Sampling began 80 minutes after the raw polyethylene material was supplied to the pyrolysis unit 21A, and sampling was performed for 10 minutes. During the period leading up to the start of sampling, the pyrolysis gas was sent to the atmospheric discharge cooling trap 40 for cooling. The composition of the sampled condensed oil and non-condensed gas was analyzed by GC-FID.

具体的には、凝縮油に含まれる各成分の重量%は、凝縮油を、オルトキシレンを用いて溶解処理した後、島津製作所製のガスクロマトグラフィー(GC-2010plus)を用いて分析することにより測定した。ガスクロマトグラフィーにおいて、用いたカラムはアジレントテクノロジー製 DB-1 123-1063であり、カラム温度は40℃~280℃であり、FID検出器温度は280℃であった。非凝縮ガスに含まれる各成分の重量%は、島津製作所製のガスクロマトグラフィー(GC-2010)を用いて分析することにより測定した。ガスクロマトグラフィーにおいて、用いたカラムはアジレントテクノロジー製 HP-PLOT Al KCl 9091P-K33であり、カラム温度は40℃~180℃であり、FID検出器温度は200℃であった。サンプリングした凝縮油と非凝縮ガスとを合計した全重量を基準とし、熱分解ガスの各成分の含有量を重量%で算出した。熱分解ガスの組成分析の結果は、以下の表2に示す。 Specifically, the weight percentage of each component in the condensed oil was measured by dissolving the condensed oil with orthoxylene and then analyzing it using a Shimadzu gas chromatograph (GC-2010plus). The column used for gas chromatography was Agilent Technologies DB-1 123-1063, with a column temperature of 40°C to 280°C and an FID detector temperature of 280°C. The weight percentage of each component in the non-condensable gas was measured by analyzing it using a Shimadzu gas chromatograph (GC-2010). The column used for gas chromatography was Agilent Technologies HP-PLOT Al₂O₃KCl₁₀9091P - K33 , with a column temperature of 40°C to 180°C and an FID detector temperature of 200°C. The total weight of the sampled condensed oil and non-condensable gas was used as the basis for calculating the weight percentage of each component in the pyrolysis gas. The results of the compositional analysis of the pyrolysis gas are shown in Table 2 below.

接触分解装置22Aに供給された熱分解ガスは、接触分解装置22A内で連続的に接触分解された。接触分解装置22Aにおける接触分解条件は、表1に示す通りである。The pyrolysis gas supplied to the catalytic cracking apparatus 22A was continuously catalytically cracked within the apparatus 22A. The catalytic cracking conditions in the catalytic cracking apparatus 22A are as shown in Table 1.

接触分解装置22Aから排出された接触分解ガスの組成は、サンプリング用冷却トラップ41およびサンプリング用ガスバッグ50に移送した。氷冷式のサンプリング用冷却トラップ41では凝縮油をサンプリングし、サンプリング用ガスバッグ50では未凝縮ガスをサンプリングした。The composition of the catalytic cracking gas discharged from the catalytic cracking apparatus 22A was transferred to a sampling cooling trap 41 and a sampling gas bag 50. Condensed oil was sampled in the ice-cooled sampling cooling trap 41, and uncondensed gas was sampled in the sampling gas bag 50.

サンプリングは、熱分解ガスが接触分解装置22Aに供給開始されてから80分後に開始し、10分間サンプリングした。サンプリング開始までの間、接触分解ガスは大気排出用冷却トラップ40に送られ冷却処理を行った。サンプリングした凝縮油および非凝縮ガスの組成を、熱分解ガスの分析と同様の手法で分析した。ただし、凝縮油は、オルトキシレンに溶解させずにガスクロマトグラフィーで分析を行った。接触分解ガスの組成分析の結果は、以下の表2に示す。Sampling began 80 minutes after the thermal cracking gas was supplied to the catalytic cracking unit 22A, and sampling was performed for 10 minutes. Before sampling began, the catalytic cracking gas was sent to the atmospheric discharge cooling trap 40 for cooling. The composition of the sampled condensed oil and non-condensable gas was analyzed using the same method as for the thermal cracking gas. However, the condensed oil was analyzed by gas chromatography without dissolving it in orthoxylene. The results of the compositional analysis of the catalytic cracking gas are shown in Table 2 below.

(実施例2)
実施例2では、熱分解装置21Aにおける熱分解条件および接触分解装置22Aにおける接触分解条件を表1に示す条件で実施した。ただし、実施例2の熱分解条件もまた、本開示の範囲内の条件である。
(Example 2)
In Example 2, the thermal decomposition conditions in the thermal decomposition apparatus 21A and the catalytic decomposition conditions in the catalytic decomposition apparatus 22A were carried out under the conditions shown in Table 1. However, the thermal decomposition conditions in Example 2 are also within the scope of this disclosure.

実施例2において得られた熱分解ガスおよび接触分解ガスの組成分析の結果は、以下の表2に示す。The results of the compositional analysis of the pyrolysis gas and catalytic decomposition gas obtained in Example 2 are shown in Table 2 below.

(比較例1および2)
比較例1および2では、熱分解装置21Aにおける熱分解条件および接触分解装置22Aにおける接触分解条件を表1に示す条件で実施した。比較例1および2における熱分解条件は、本開示の範囲外の条件である。
(Comparative Examples 1 and 2)
In Comparative Examples 1 and 2, the pyrolysis conditions in the pyrolysis apparatus 21A and the catalytic decomposition conditions in the catalytic decomposition apparatus 22A were carried out under the conditions shown in Table 1. The pyrolysis conditions in Comparative Examples 1 and 2 are outside the scope of this disclosure.

比較例1および2において得られた熱分解ガスおよび接触分解ガスの組成分析の結果は、以下の表2に示す。
(結果)
表2の結果より、実施例1および2は、熱分解ガスに含まれる炭化水素が以下の(i)~(iv)の条件を全て満たしていた。
The results of the compositional analysis of the pyrolysis gas and catalytic cracking gas obtained in Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 2 below.
(result)
As shown in Table 2, the hydrocarbons contained in the pyrolysis gases of Examples 1 and 2 all met the following conditions (i) to (iv).

(i)熱分解ガスにおける炭素数3以下のアルカンおよびアルケンの含有量[wt%]の和をX[wt%]とすると、5≦X≦35である
(ii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンから計算される重量平均分子量をY[-]とすると、95≦Y≦240である
(iii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和に対する、炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和の比をZ[-]とすると、0.30≦Z≦0.93である
(iv)前記第1生成物に含まれる炭素数35のノルマルアルカンの含有量[wt%]に対する炭素数1~3のアルカンの含有量[wt%]の比をW[-]とすると、5≦W≦205である。
(i) Let X [wt%] be the sum of the content [wt%] of alkanes and alkenes having 3 or fewer carbon atoms in the pyrolysis gas, then 5 ≤ X ≤ 35. (ii) Let Y [-] be the weight-average molecular weight calculated from the normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms and 10 to 35 carbon atoms contained in the first product, then 95 ≤ Y ≤ 240. (iii) Let Z [-] be the ratio of the sum of the content [wt%] of normal alkanes having 10 to 35 carbon atoms to the sum of the content [wt%] of normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms contained in the first product, then 0.30 ≤ Z ≤ 0.93. (iv) Let W [-] be the ratio of the content [wt%] of alkanes having 1 to 3 carbon atoms to the content [wt%] of normal alkanes having 35 carbon atoms contained in the first product, then 5 ≤ W ≤ 205.

そして、上記条件を満たした実施例1および実施例2は、C2~C4のオレフィン収率は6割を超える高い収率を示し、比較例1および2と比較しても有意に高い結果であることが実証された。Furthermore, Examples 1 and 2, which met the above conditions, showed a high yield of over 60% for the C2-C4 olefin, demonstrating that the results were significantly higher compared to Comparative Examples 1 and 2.

(2)実施例1および実施例2における熱分解ガスは、0℃における凝縮割合が熱分解ガスの39wt%以上88wt%以下である。熱分解ガスが上記(i)~(iv)の条件を満たし、0℃において、39wt%以上88wt%以下が凝縮する組成を有する場合、C2~C4のオレフィン収率は6割を超える高い収率を示し、比較例1および2と比較しても有意に高い結果であることが実証された。(2) In Examples 1 and 2, the pyrolysis gases had a condensation ratio of 39 wt% to 88 wt% at 0°C. When the pyrolysis gas satisfies the above conditions (i) to (iv) and has a composition in which 39 wt% to 88 wt% condenses at 0°C, the olefin yield of C2 to C4 showed a high yield of over 60%, which was demonstrated to be significantly higher than that of Comparative Examples 1 and 2.

100・・・製造システム
10・・・前処理システム
21・・・熱分解装置
22・・・接触分解装置
30・・・精製装置
G1・・・熱分解ガス(第1生成物)
G2・・・接触分解ガス
S11、S21・・・前処理工程
S12、S22・・・第1熱分解工程
S13・・・接触分解工程(第2熱分解工程)
S25・・・クラッキング工程(第2熱分解工程)
100...Manufacturing system 10...Pretreatment system 21...Pyrolysis unit 22...Catalytic cracking unit 30...Purification unit G1...Pyrolysis gas (first product)
G2... Catalytic decomposition gas S11, S21... Pretreatment process S12, S22... First thermal decomposition process S13... Catalytic decomposition process (second thermal decomposition process)
S25... Cracking process (second thermal decomposition process)

Claims (6)

プラスチックを熱分解し、第1生成物を得る第1熱分解工程と、
前記第1生成物の少なくとも一部をさらに熱分解する第2熱分解工程と、を含み、
前記第1生成物に含まれる炭化水素が以下の(i)~(iv)の条件を全て満たし、
前記プラスチックは、ポリオレフィン系プラスチック含有率が60質量%以上であり、
前記第1熱分解工程は、以下の(a)~(c)の条件を全て満たす、オレフィンの製造方法:
(i)前記第1生成物における炭素数3以下のアルカンおよびアルケンの含有量[wt%]の和をX[wt%]とすると、5≦X≦35である
(ii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンから計算される重量平均分子量をY[-]とすると、95≦Y≦240である
(iii)前記第1生成物に含まれる炭素数1~3および炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和に対する、炭素数10~35のノルマルアルカンの含有量[wt%]の和の比をZ[-]とすると、0.30≦Z≦0.93である
(iv)前記第1生成物に含まれる炭素数35のノルマルアルカンの含有量[wt%]に対する炭素数1~3のアルカンの含有量[wt%]の比をW[-]とすると、5≦W≦205である
(a)熱分解は連続的に行われる
(b)熱分解温度は435℃以上595℃以下である
(c)熱分解圧力は0kPaG以上100kPaG以下である
A first thermal decomposition step in which plastic is thermally decomposed to obtain a first product,
The process includes a second thermal decomposition step of further thermally decomposing at least a portion of the first product,
The hydrocarbon contained in the first product satisfies all of the following conditions (i) to (iv):
The aforementioned plastic has a polyolefin-based plastic content of 60% by mass or more.
The first thermal decomposition step is a method for producing olefins that satisfies all of the following conditions (a) to (c) :
(i) Let X [wt%] be the sum of the content [wt%] of alkanes and alkenes having 3 or fewer carbon atoms in the first product, then 5 ≤ X ≤ 35. (ii) Let Y [-] be the weight-average molecular weight calculated from the normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms and 10 to 35 carbon atoms in the first product, then 95 ≤ Y ≤ 240. (iii) Let Z [-] be the ratio of the sum of the content [wt%] of normal alkanes having 10 to 35 carbon atoms to the sum of the content [wt%] of normal alkanes having 1 to 3 carbon atoms in the first product, then 0.30 ≤ Z ≤ 0.93. (iv) Let W [-] be the ratio of the content [wt%] of alkanes having 1 to 3 carbon atoms to the content [wt%] of normal alkanes having 35 carbon atoms in the first product, then 5 ≤ W ≤ 205.
(a) The thermal decomposition is carried out continuously.
(b) The thermal decomposition temperature is between 435°C and 595°C.
(c) The thermal decomposition pressure is 0 kPaG or more and 100 kPaG or less .
前記第1生成物は、0℃において、前記第1生成物の39wt%以上88wt%以下が凝縮する、請求項1に記載のオレフィンの製造方法。 The method for producing an olefin according to claim 1, wherein at 0°C, 39 wt% to 88 wt% of the first product condenses. 前記第2熱分解工程は、触媒を用いた接触分解工程である、請求項1に記載のオレフィンの製造方法。 The method for producing an olefin according to claim 1, wherein the second thermal decomposition step is a catalytic decomposition step using a catalyst. 前記第2熱分解工程はクラッキングを含む、請求項1に記載のオレフィンの製造方法。 The method for producing an olefin according to claim 1, wherein the second thermal decomposition step includes cracking. 前記第1熱分解工程は、流動層反応器を用いて行われ、以下の()~(f)の条件を全て満たす、請求項1に記載のオレフィンの製造方法
(d)前記流動層反応器内の流動化ガス線速は、0.1cm/s以上100cm/s以下である
(e)原料供給速度(g/min)に対する流動化ガス供給速度(Nml/min)の割合は、10(Nml/g)以上2000(Nml/g)以下である
(f)前記流動層反応器中に存在する流動媒体量(g)に対する流動化ガス供給速度(Nml/min)の割合は、1.0(Nml/g・min)以上100(Nml/g・min)以下である。
The first thermal decomposition step is carried out using a fluidized bed reactor and satisfies all of the following conditions ( d ) to (f), the method for producing the olefin according to claim 1 :
(d) The linear velocity of the fluidizing gas in the fluidized bed reactor is 0.1 cm/s or more and 100 cm/s or less. (e) The ratio of the fluidizing gas supply rate (N ml/min) to the raw material supply rate (g/min) is 10 (N ml/g) or more and 2000 (N ml/g) or less. (f) The ratio of the fluidizing gas supply rate (N ml/min) to the amount of fluidizing medium (g) present in the fluidized bed reactor is 1.0 (N ml/g・min) or more and 100 (N ml/g・min) or less.
前記第1生成物の組成を分析する分析工程と、
前記分析工程における分析結果に基づいて熱分解条件を調整する条件調整工程と、をさらに含む、請求項1に記載のオレフィンの製造方法。
An analytical step for analyzing the composition of the first product,
A method for producing an olefin according to claim 1, further comprising a condition adjustment step of adjusting the thermal decomposition conditions based on the analysis results in the analysis step.
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