(57)【要約】  リサイクルポリスチレン材料を連続的に処理するためのシステムは、リサイクルポリスチレン材料をシステムに供給するように構成されたホッパー／デンシファイヤを含む。押出機はリサイクルポリスチレン材料を溶融材料とすることができる。幾つかの実施形態において、押出機は熱流体、電気ヒータ及び／又は別個のヒータを使用する。トルエン、キシレン、シメン及び／又はテルピネンなどの溶媒は溶融材料の生成を助けることができる。溶融材料は反応器内で解重合されることができ、触媒を使用して解重合を補助することができる。特定の実施形態において、触媒は透過性容器内に収容されている。幾つかの実施形態において、コポリマー／モノマーは解重合材料上にグラフト化される。解重合溶融材料は熱交換器を介して冷却されることができる。生成物は、抽出、蒸留及び／又は分離によって単離されうる。幾つかの実施形態において、生成物はろ過及び吸収媒体を通して処理される。幾つかの実施形態において、複数の反応器は使用される。
2019533043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリスチレン材料を連続的に処理する方法であって、
（ａ）固体ポリスチレン材料を選ぶこと、
（ｂ）前記固体ポリスチレン材料を押出機内で加熱して溶融ポリスチレン材料を形成すること、
（ｃ）前記溶融ポリスチレン材料をろ過すること、
（ｄ）前記溶融ポリスチレン材料を反応器内で化学的解重合プロセスに通して解重合ポリスチレン材料を生成すること、
（ｅ）前記解重合ポリスチレン材料を冷却すること、及び、
（ｆ）前記解重合ポリスチレン材料を精製すること、
を含む、方法。
【請求項２】
（ｇ）前記溶融解重合ポリスチレン材料上にコポリマー／モノマーをグラフト化させることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ポリスチレン材料を溶解するための有機溶媒の使用をさらに含み、前記有機溶媒はトルエン、キシレン、シメン及びテルピネンからなる群より選ばれる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ろ過はろ床及びスクリーンチェンジャーからなる群より選ばれるものが関与する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記固体ポリスチレン材料はリサイクルポリスチレン材料である、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記解重合プロセスは触媒を使用する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記コポリマー／モノマーは酸、アルコール及びアセテートからなる群より選ばれる、請求項２記載のシステム。
【請求項８】
前記触媒は［Ｆｅ-Ｃｕ-Ｍｏ-Ｐ］／Ａｌ2Ｏ3である、請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記触媒はアルミナのゼオライトを使用する、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記解重合プロセスは第二の反応器を使用する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記反応器は直列に接続されている、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記反応器はスタティックミキサを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記精製はフラッシュ分離、吸収剤床、クレイポリッシング又はフィルム蒸発器のうちの１つを使用する、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
リサイクルポリスチレン材料を連続的に処理するためのシステムであって、
（ａ）前記リサイクルポリスチレン材料を前記システムに供給するように構成されたホッパー、
（ｂ）前記リサイクルポリスチレン材料を溶融材料に変化させるように構成された押出機、
（ｃ）前記溶融材料を解重合するように構成された第一の反応器、及び、
（ｄ）前記解重合溶融材料を冷却するように構成された熱交換器、
を含むシステム。
【請求項１５】
前記押出機は熱流体及び電気ヒータからなる群より選ばれるものを使用する、請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
（ｅ）前記押出機を補助するように構成された別個のヒータをさらに含む、請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
（ｅ）第二の反応器をさらに含む、請求項１４記載のシステム。
【請求項１８】
前記反応器は触媒材料を使用する、請求項１４記載のシステム。
【請求項１９】
前記触媒は［Ｆｅ-Ｃｕ-Ｍｏ-Ｐ］／Ａｌ2Ｏ3である、請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記触媒は透過性容器内に収容されている、請求項１８記載のシステム。
【請求項２１】
平均分子量が４００００ａｍｕ〜２０００００ａｍｕであり、そしてガラス転移温度が５０℃〜１１０℃であるポリスチレンの接触解重合によって製造される材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「ポリスチレン材料を処理するための反応器」という発明の名称の２０１６年９月２９日の出願日を有する米国仮特許出願第６２/４０１，８３０号に関連し、その優先権を主張する。'８３０号出願の全体を参照により本明細書に取り込む。
【０００２】
発明の分野
本発明は、ポリスチレン材料を処理するための反応器を組み立てる方法、及びポリスチレン材料を処理するための反応器を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ポリスチレンは最も急増加している固形廃棄物の１つである。さらに、ポリスチレンは非生分解性であり、自然界にその蓄積をもたらす。ポリスチレン廃棄物の大部分は、一般に、埋め立てられるか又は焼却されるかのどちらかである。前者は材料の損失及び土地の浪費につながり、一方、後者は温室効果ガスの排出につながる。少量の割合のポリスチレン廃棄物のみが現在、二次ポリマーとして再生利用されており（北米及び欧州では５％未満の割合）、これらは品質が悪く、低い経済的収益性を与える。
【０００４】
限定するわけではないが、スチレン系ポリマー、マクロモノマー、溶媒及びポリマー前駆体のより価値の高い特殊化学品への転化のためのフィードストックとして容易に入手可能なポリスチレン廃棄物を使用することが有利である。有用な特殊化学品を製造するためにこの固形廃棄物を使用することは、増大する廃棄問題に対処することになる。
【０００５】
マクロモノマー、溶媒及びポリマー前駆体などの特殊化学品を製造するための比較的安価な方法があることも有利であろう。そのような方法は理想的には容易に入手可能な安価なフィードストックを使用しそして安価な方法を使用するであろう。廃ポリスチレンは、溶媒及びポリマー前駆体の製造のための既知の方法において使用されてきた。
【０００６】
最近では、ポリスチレン廃棄物を有機溶媒などの有用な生成物に転化し、そしてしばしば熱分解によってモノマースチレンに戻すことにかなりの努力がなされてきた。既存の転化プロセスは効率的ではなく、温室効果ガス及び／又は揮発性芳香族化合物を環境に放出する可能性がある。さらに、現在の技術は、最終製品の品質に影響を及ぼし得るポリスチレンフィードの品質及び量に敏感でありうる。ポリスチレン源は、様々なプラスチックの等級及び用途により、その一貫性が変化する可能性があるので、これは特に厄介である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
操作条件又は処理量に実質的な変更を必要とせずに異なる等級の生成物を生成することができるように十分に万能性のある反応器システムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
１つの特定の態様において、ポリスチレン材料から反応生成物を生成する方法は、
（ａ）「Ｎ」個の反応器モジュールからの総数「Ｐ」個の反応器モジュールを含む、第一の反応ゾーンを有する第一の反応器を組み立てること、ここで、「Ｎ」は１以上の整数であり、「Ｎ」個の反応器モジュールの各々は、その中に配置された触媒材料を含むそれぞれのモジュール反応ゾーンを画定し、それぞれのモジュール反応ゾーンを通して反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れを導くように構成され、それにより、それぞれのモジュール反応ゾーンを通る反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れは流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料と触媒材料との接触をもたらし、それによって、流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料の解重合をもたらし、そして、「Ｎ」が２以上の整数である場合に、「Ｎ」個の反応器モジュールの各々は「Ｎ」個の反応器モジュールのうちの他の１個以上に対して直列に接続するように構成され、それにより、複数の反応器モジュールは互いに直列に接続され、直列に互いに流体連通するように配置された複数のモジュール反応ゾーンを含み、それにより、モジュール反応ゾーンの総数は、接続された反応器モジュールの総数に対応し、複数の接続された反応器モジュールは、複数のモジュール反応ゾーンを通して反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れを導くように構成され、それにより、複数のモジュール反応ゾーンを通る反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れは流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料と触媒材料との接触をもたらし、それにより、流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料の解重合をもたらし、それにより、第一の反応ゾーンは「Ｐ」個のモジュール反応ゾーンを含み、ここで、「Ｐ」が２以上の整数である場合に、第一の反応器の組み立ては、「Ｐ」個の反応器モジュールを互いに直列に接続することを含み、それにより、「Ｐ」個の反応ゾーンは直列に互いに流体連通するように配置される、
（ｂ）ポリスチレン材料を加熱して溶融ポリスチレン材料を生成すること、
（ｃ）前記溶融ポリスチレン材料を第一の反応ゾーンを通して流して第一の解重合生成物材料を生成させること、
（ｄ）前記第一の解重合生成物材料を回収すること、
（ｅ）前記第一の反応ゾーンを通る溶融ポリスチレン材料の流れを中断すること、及び、
（ｆ）第一の反応器を変更すること、
を含み、
それにより、「Ｐ」が１に等しい場合に、前記変更は第一の反応器の組み立てに使用されなかった「Ｎ-１」個の反応器モジュールのうちの総数「Ｒ」を第一の反応器に接続することを含み、ここで、「Ｒ」は１〜「Ｎ-１」の整数であり、それにより、別の反応器は形成され、直列に互いに接続された総数「Ｒ＋１」個の反応器モジュールを含み、それにより、別の反応器は、「Ｒ＋１」個のモジュール反応ゾーンを含む第二の反応ゾーンを含み、別の反応器は溶融ポリスチレン材料の流れを導くように構成され、それにより、第二の反応ゾーンを通る反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れは別の解重合生成物材料の生成及び別の反応器からのその排出をもたらし、そして「Ｐ」が２以上であるが、「Ｎ-１」以下である整数である場合に、前記変更は以下のいずれかを含む：（ａ）第一の反応器からの「Ｐ」個の反応器モジュールのうちの総数Ｑ個を取り除き、ここで、「Ｑ」は、１〜「Ｐ-１」の整数であり、それにより、別の反応器は形成され、直列に互いに接続された総数「Ｐ−Ｑ」個の反応器モジュールを含み、それにより、別の反応器は「Ｐ−Ｑ」個のモジュール反応ゾーンを含む第二の反応ゾーンを含み、別の反応器は溶融ポリスチレン材料の流れを導くように構成され、それにより、第二の反応ゾーンを通る反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れは別の解重合生成物材料の生成及び別の反応器からのその排出をもたらす、又は、（ｂ）第一の反応器の組み立てに使用されなかった「Ｎ−Ｐ」個の反応器モジュールのうちの総数「Ｒ」を第一の反応器に接続すること、ここで、「Ｒ」は１〜「Ｎ−Ｐ」の整数であり、それにより、別の反応器は形成され、直列に互いに接続された総数「Ｐ＋Ｒ」個の反応器モジュールを含み、また「Ｐ＋Ｒ」個のモジュール反応ゾーンを含む第二の反応ゾーンを含み、別の反応器は溶融ポリスチレン材料の流れを導くように構成され、それにより、第二の反応ゾーンを通る反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れは別の解重合生成物材料の生成及び別の反応器からのその排出をもたらし、そして「Ｐ」が「Ｎ」に等しい場合に、前記変更は、「Ｐ」個の反応器モジュールのうちの総数「Ｑ」を第一の反応器から取り除くことを含み、ここで「Ｑ」は１〜「Ｐ-１」の整数であり、それにより、別の反応器は形成され、直列に互いに接続された総数「Ｐ−Ｑ」個の反応器モジュールを含み、それにより、別の反応器は「Ｐ−Ｑ」個のモジュール反応ゾーンを含む第二の反応ゾーンを含み、別の反応器は溶融ポリスチレン材料の流れを導くように構成され、それにより、第二の反応ゾーンを通る反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れは、別の解重合生成物材料の生成及び別の反応器からのその排出をもたらす。
【０００９】
ポリスチレン材料を連続的に処理する方法は、固体ポリスチレン材料を選択すること、該固体ポリスチレン材料を押出機内で加熱して溶融ポリスチレン材料を形成させること、該溶融ポリスチレン材料をろ過すること、該溶融ポリスチレン材料を反応器内で化学的解重合プロセスを通し、解重合ポリスチレン材料を生成すること、及び、該解重合ポリスチレン材料を冷却すること、及び、該解重合ポリスチレン材料を精製することを含むことができる。幾つかの実施形態において、方法は、解重合ポリスチレン材料の精製中に生成されたガス及び油を使用して方法の一部を実施することも含むことができる。
【００１０】
幾つかの実施形態において、ポリスチレン材料を特定の溶媒に溶解して様々な特性を有する製品を生成することができる。幾つかの実施形態において、トルエン、キシレン、シメン又はテルピネンなどの有機溶媒を使用してポリスチレンを溶解し、その後に、反応床／容器内で解重合を受けさせる。特定の実施形態において、所望の生成物を分離又は抽出によって単離することができ、そして溶媒をリサイクルすることができる。
【００１１】
少なくとも幾つかの実施形態において、溶媒は必要とされない。
【００１２】
幾つかの実施形態において、ろ過はスクリーンチェンジャー又はろ床が関与する。特定の実施形態において、固体ポリスチレン材料はリサイクルポリスチレンである。
【００１３】
幾つかの実施形態において、解重合法は［Ｆｅ-Ｃｕ-Ｍｏ-Ｐ］／Ａｌ2Ｏ3などの触媒を利用する。他の又は同一の実施形態において、解重合法は第二の反応器を使用する。特定の実施形態において、反応器は直列に接続され、垂直にスタックされ、及び／又は、水平にスタックされる。
【００１４】
幾つかの実施形態において、反応器はスタティックミキサを含む。
【００１５】
幾つかの実施形態において、精製はフラッシュ分離、吸収剤床、クレイポリッシング又はフィルム蒸発器のうちの１つを使用する。
【００１６】
リサイクルポリスチレン材料を連続的に処理するためのシステムは、リサイクルポリスチレン材料をシステムに供給するように構成されたホッパー、該リサイクルポリスチレン材料を溶融材料に変化させるように構成された押出機、該溶融材料を解重合するように構成された第一反応器、該解重合溶融材料を冷却するように構成された熱交換器、第二反応器、及び／又は、該押出機を補助するように構成された別個のヒータを含むことができる。
【００１７】
幾つかの実施形態において、リサイクルポリスチレンはリサイクルポリスチレンフォーム及び／又は硬質ポリスチレンから製造されたペレットである。
【００１８】
特定の実施形態において、押出機は熱流体及び／又は電気ヒータを使用する。幾つかの実施形態において、反応器は直列に接続されており、及び／又は、［Ｆｅ-Ｃｕ-Ｍｏ-Ｐ］／Ａｌ2Ｏ3、ゼオライトもしくはアルミナ担持系などの触媒及び／又は熱解重合を使用する。幾つかの実施形態において、触媒は透過性容器内に含まれることができる。
【００１９】
特定の実施形態において、反応器はスペーサチューブ、スタティックミキサ及び／又は環状インサートを含む。特定の実施形態において、スタティックミキサ及び／又は環状インサートは取り外し可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】図１Ａはポリスチレン材料を処理するための方法を示すフローチャートである。
【図１Ｂ】図１Ｂはポリスチレン材料を処理するための別の方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は合計５つの反応器モジュールを有する反応器を含むシステムの概略図である。
【図３】図３は、図２に示した反応器の概略図であり、合計４つの反応器モジュールを有するように１つの反応器モジュールを取り除くことによって反応器を変更している。
【図４】図４は、図２に示した反応器の概略図であり、合計６つの反応器モジュールを有するように１つの反応器モジュールを追加することによって反応器を変更している。
【図５】図５は、２つの反応器モジュール、すなわち、インレット反応器モジュール及びアウトレット反応器モジュールを有する反応器を含むシステムの概略図である。
【図６】図６は反応器モジュールの側断面図であり、明確にするために触媒材料の一部を取り除いている。
【図７】図７は図６の反応器モジュールの一端から見た正面断面図であり、明確にするためにバッフル及び触媒材料の一部を取り除いている。
【図８】図８は接続された反応器モジュールの側断面図であり、明確にするためにバッフル及び触媒材料を取り除いている。
【図９】図９は反応器モジュールのエンドキャップアセンブリの一端の正面図である。
【図１０】図１０は図９に示すエンドキャップアセンブリの端部の側断面図である。
【図１１】図１１は図９のエンドキャップアセンブリの端部の正面断面図であり、反応器モジュールのパイプスプール内に設置されている。
【図１２】図１２は図９に示す端部とは反対側の反応器モジュールのエンドキャップアセンブリの端部の正面図である。
【図１３】図１３は図１２に示すエンドキャップアセンブリの端部の正面断面図であり、反応器モジュールのパイプスプール内に設置されている。
【図１４】図１４は反応器モジュールのパイプスプール、バッフル、ワイヤスクリーン及びスペーサチューブの部分断面斜視図である。
【図１５】図１５はインレット反応器モジュールの上流部分の概略図であり、インレット反応器モジュールはシステムのヒータに接続されて示されている。
【図１６】図１６は図１５に示すインレット反応器モジュールの下流部分の概略図であり、反応器のアウトレット反応器モジュールの上流部分に接続されている。
【図１７】図１７は図１６に示すアウトレット反応器モジュールの下流部分の概略図であり、システムの熱交換器（溶融生成物材料の冷却用）に接続されている。
【図１８】図１８は図１６に示すシステムの反応器内に統合可能な中間反応モジュールの概略図である。
【図１９】図１９は熱流体／溶融塩を介して加熱されるように構成された取り外し可能なスタティックミキサを備えた触媒反応器の側断面図である。
【図２０】図２０は電気加熱を使用するように構成された取り外し可能なスタティックミキサを備えた触媒反応器の側断面図である。
【図２１】図２１は熱流体／溶融塩を介して加熱されるように構成された取り外し可能な環状インサートを備えた触媒反応器の側断面図である。
【図２２】図２２は電気加熱を使用するように構成された取り外し可能な環状インサートを備えた触媒反応器の側断面図である。
【図２３】図２３は熱流体／溶融塩を介して加熱されるように構成された空の内部構造を備えた触媒反応器の側断面図である。
【図２４】図２４は電気加熱を使用するように構成された空の内部構造を備えた触媒反応器の側断面図である。
【図２５】図２５は並列に配置された図１９〜２４に示すような触媒反応器の群の正面断面図である。
【図２６】図２６は水平構成で示されている図２５の並列触媒反応器配置の側断面図である。
【図２７】図２７は垂直構成で示されている図２５の並列触媒反応器配置の側断面図である。
【図２８】図２８は直列に接続された２つの反応器を備えた垂直らせん状内部触媒反応器配置の側断面図である。
【図２９】図２９は直列に接続された２つの反応器を備えた垂直環状触媒反応器配置の側断面図である。
【図３０】図３０は直列に接続された２つの空の反応器を備えた垂直触媒反応器配置の側断面図である。
【図３１】図３１は内部取り外し可能ならせん状ミキサを備えた水平反応器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
例示的な実施形態の詳細な説明
システムの反応器内で廃ポリスチレン材料などのポリスチレン材料を処理する方法を以下に説明する。適切な廃ポリスチレン材料としては、限定するわけではないが、発泡ポリスチレンフォーム及び／又は押出ポリスチレンフォーム及び／又は硬質製品が挙げられる。バージンポリスチレンも使用することができる。
【００２２】
図１Ａはポリスチレン材料を処理するための方法１０を示している。方法１０はバッチで実施することができるが、より好ましくは連続法である。限定するわけではないが、温度、ポリスチレンの流速、反応及び／又は改質段階の間にグラフト化されるモノマー／コポリマー、ならびに予熱、反応又は冷却セグメントの総数を含む、方法１０のパラメータは、マクロモノマー又はポリ芳香族生成物などの様々な分子量の最終生成物を生成するように変更されうる。例えば、温度を上昇させること及び／又は反応セクションを通る流速を減少させること又は反応セクションの数を変えることにより、より低い分子量の生成物をもたらすであろう。
【００２３】
材料選択段階１において、ポリスチレンフィードは処理のために分類／選択及び／又は調製される。幾つかの実施形態において、フィードは、最大で２５％のポリオレフィン、ＰＥＴ、ＥＶＡ、ＥＶＯＨ、及び、より低いレベルの所望されない添加剤又はポリマー、例えば、ナイロン、ゴム、ＰＶＣ、アッシュ、フィラー、顔料、安定剤、グリット又は他の未知の粒子などを含むことができる。
【００２４】
幾つかの実施形態において、ポリスチレンフィードは１５００００ａｍｕ〜４０００００ａｍｕの平均分子量を有する。これらの実施形態の幾つかにおいて、ポリスチレンフィードは２０００００ａｍｕ〜２５００００ａｍｕの平均分子量を有する。
【００２５】
幾つかの実施形態において、材料選択段階１で選択される材料はリサイクルポリスチレンを含む。他の又は同一の実施形態において、材料選択段階１で選択される材料はリサイクルポリスチレン及び／又はバージンポリスチレンを含む。
【００２６】
幾つかの実施形態において、材料選択段階１で選択される材料は、加熱段階２の押出機において加熱され、予備ろ過プロセス３を受ける。幾つかの実施形態において、押出機は入ってくるポリスチレンの温度及び／又は圧力を高めるために使用され、そしてポリスチレンの流速を制御するために使用される。幾つかの実施形態において、押出機はポンプ／ヒータ交換器の組み合わせによって補完されるか、又は完全に置き換えられる。
【００２７】
予備ろ過プロセス３は、スクリーンチェンジャーとろ床の両方を他のろ過技術／デバイスとともに使用して、加熱された材料から汚染物質を除去しそして該材料を精製することができる。次いで、得られたろ過済み材料を場合により予熱段階４に移動し、ろ過済み材料をより高温にし、その後に、反応段階５に入る。予熱段階４は、他のデバイス及び技術の中でも、静的及び／又は動的ミキサ及び内部フィン及びヒートパイプなどの熱交換器を使用することができる。
【００２８】
反応段階５における材料は解重合を経験する。この解重合は純粋な熱反応であることができ、及び／又は、それは触媒を使用することができる。出発材料及び所望の最終生成物に応じて、出発材料の分子量をわずかに又は極端に減少させるために解重合を使用することができる。幾つかの実施形態において、使用される触媒は、ゼオライトもしくはアルミナ担持系、又は、その２つの組み合わせである。幾つかの実施形態において、触媒は、第一鉄-銅錯体をアルミナ又はゼオライト担体に結合させ、それを金属及び非金属を含む酸と反応させることによって調製される［Ｆｅ-Ｃｕ- Ｍｏ- Ｐ］／Ａｌ2Ｏ3である。
【００２９】
反応段階５は、とりわけ、固定床、水平及び／又は垂直反応器及び／又はスタティックミキサを含む様々な技術／デバイスを使用することができる。幾つかの実施形態において、反応段階５は複数の反応器及び／又は複数のセクションに分割された反応器を使用する。
【００３０】
反応段階５はまた、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーを解重合生成物上にグラフト化させることを含みうる。
【００３１】
反応段階５の後に、解重合材料は、場合により改質段階６に入る。反応段階５と同様に、改質段階６は、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーを解重合生成物上にグラフト化させることを含む。
【００３２】
冷却段階７は解重合材料を使用可能な温度に下げるために他の技術／デバイスとともに熱交換器を使用することができ、その後に、解重合材料は場合により精製段階８に入る。
【００３３】
幾つかの実施形態において、窒素ストリッピングなどの方法による材料のクリーニング／精製は冷却段階７の前に行われる。
【００３４】
場合により行う精製段階８は解重合材料の精製及び／又は汚染物除去を含む。精製段階８で使用することができる技術／デバイスとしては、限定するわけではないが、フラッシュ分離、吸収剤床、クレイポリッシング、蒸留、真空蒸留及びろ過が挙げられ、それにより、溶媒、油、着色体、アッシュ、無機物及びコークスを除去する。幾つかの実施形態において、薄膜又は拭き取りフィルム蒸発器を使用して、解重合材料からガス、油及び／又はグリースを除去する。幾つかの実施形態において、油、ガス及びグリースは、今度は、燃焼されて方法１０の様々な段階１０を実行するのを助けることができる。
【００３５】
方法１０は仕上製品段階９で終了し、ここで、材料選択段階１において選択された初期出発材料はより低分子量のポリマーに転化されている。少なくとも幾つかの実施形態において、仕上製品段階９でのより低分子量のポリマーは商業的に利用可能であり、追加の処理及び／又は精製を必要としない。他の実施形態において、仕上製品段階で形成されたプラスチックは追加の改質を必要とする。
【００３６】
図１Ｂはポリスチレン材料を処理するための方法２０を示す。方法２０はバッチで実行することができるが、より好ましくは連続法である。限定するわけではないが、温度、ポリスチレンの流速、反応及び／又は改質段階の間にグラフト化されるモノマー／コポリマー、ならびに予熱、反応又は冷却セグメントの総数を含む方法２０のパラメータを変更して、マクロモノマー又はポリ芳香族生成物などの様々な分子量の最終生成物を生成することができる。例えば、温度を上昇させること及び／又は反応セクションを通る流速を減少させること又は反応セクションの数を変更することにより、より低い分子量の生成物をもたらすであろう。
【００３７】
材料選択段階２１において、ポリスチレンフィードは処理のために分類／選択及び／又は調製される。幾つかの実施形態において、フィードは、最大で２５％のポリオレフィン、ＰＥＴ、ＥＶＡ、ＥＶＯＨ、及び、より低レベルの所望されない添加剤又はポリマー、例えば、ナイロン、ゴム、ＰＶＣ、アッシュ、フィラー、顔料、安定剤、グリット又は他の未知の粒子などを含むことができる。
【００３８】
幾つかの実施形態において、材料選択段階２１で選択される材料はリサイクルポリスチレンを含む。他の又は同一の実施形態において、材料選択段階２１で選択される材料はリサイクルポリスチレン及び／又はバージンポリスチレンを含む。
【００３９】
溶媒添加段階２２において、トルエン、キシレン、シメン又はテルピネンなどの溶媒を使用してポリスチレンを溶解し、その後に、ポリスチレンは反応器床／容器内で解重合を受ける。特定の実施形態において、所望の生成物は分離又は抽出によって単離することができ、そして溶媒を再利用することができる。
【００４０】
幾つかの実施形態において、材料選択段階２１で選択される材料は、加熱段階２３中に押出機内で加熱され、予備ろ過プロセス２４を受ける。幾つかの実施形態において、押出機は、入ってくるポリスチレンの温度及び／又は圧力を上げるために使用され、そしてポリスチレンの流速を制御するために使用される。幾つかの実施形態において、押出機はポンプ／ヒータ交換器の組み合わせによって補完されるか、又は完全に置き換えられる。
【００４１】
予備ろ過プロセス２４は、加熱された材料から汚染物質を除去しそして精製するために他のろ過技術／デバイスとともにスクリーンチェンジャー及びろ過床の両方を使用することができる。次いで、得られたろ過済み材料を、場合により行う予熱段階２５に移動し、ろ過済み材料をより高い温度にし、その後に、反応段階２６に入る。予熱段階２５は、他のデバイス及び技術の中でも、静的及び／又は動的ミキサ及び内部フィン及びヒートパイプなどの熱交換器を用いることができる。
【００４２】
反応段階２６における材料は解重合を受ける。この解重合は純粋な熱反応であることができ、及び／又は、触媒を使用することができる。出発材料及び所望の最終生成物に応じて、出発材料の分子量をわずかに又は極端に減少させるために解重合を使用することができる。幾つかの実施形態において、使用される触媒はゼオライト又はアルミナ担持系又はその２つの組み合わせである。幾つかの実施形態において、触媒は、第一鉄-銅錯体をアルミナ又はゼオライト担体に結合させ、それを金属及び非金属を含む酸と反応させることによって調製される［Ｆｅ-Ｃｕ-Ｍｏ-Ｐ］／Ａｌ2Ｏ3である。
【００４３】
反応段階２６は、とりわけ、固定床、水平及び／又は垂直反応器及び／又はスタティックミキサを含む様々な技術／デバイスを使用することができる。幾つかの実施形態において、反応段階２６は複数の反応器及び／又は複数のセクションに分割された反応器を使用する。
【００４４】
反応段階２６はまた、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーを解重合生成物上にグラフト化させることを含むことができる。
【００４５】
反応段階２６の後に、解重合材料は場合により改質段階２７に入る。反応段階２６と同様に、改質段階２７は、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーの解重合生成物上へのグラフト化を含む。
【００４６】
冷却段階２８は、解重合材料を使用可能な温度まで下げるために他の技術／デバイスとともに熱交換器を使用することができ、その後、場合により精製段階２９に入る。
【００４７】
幾つかの実施形態において、窒素ストリッピングなどの方法による材料のクリーニング／精製は冷却段階２８の前に行われる。
【００４８】
精製段階２９は解重合材料の精製及び／又は汚染物除去を含む。精製段階８で使用することができる技術／デバイスとしては、限定するわけではないが、フラッシュ分離、吸収剤床、クレイポリッシング、蒸留、真空蒸留及びろ過が挙げられ、それにより、溶媒、油、着色体、アッシュ、無機物及びコークスを除去する。幾つかの実施形態において、薄膜又は拭き取りフィルム蒸発器を使用して、解重合材料からガス、油及び／又はグリースを除去する。幾つかの実施形態において、油、ガス及びグリースを、今度は、燃焼して、方法２０の様々な段階を実行するのを助けることができる。特定の実施形態において、所望の生成物を分離又は抽出によって単離することができ、溶媒を再利用することができる。
【００４９】
方法２０は仕上製品段階３０で終了し、ここで、材料選択段階１で選択される初期出発材料はより低分子量のポリマーに転化されている。少なくとも幾つかの実施形態において、仕上製品段階３０でのより低分子量のポリマーは商業的に利用可能であり、追加の処理及び／又は精製を必要としない。他の実施形態において、仕上製品段階３０で生成されるプラスチックは追加の改質を必要とする。
【００５０】
幾つかの実施形態において、仕上製品は、４００００ａｍｕ〜２０００００ａｍｕの平均分子量、１９０℃ｗ／２．１６ｋｇで０．５以上のメルトフローインデックス、及び／又は、５０℃〜１１０℃のガラス転移温度を有する。これらの実施形態の幾つかにおいて、仕上製品は５５０００ａｍｕ〜１４６０００ａｍｕの平均分子量、１９０℃ｗ／２．１６ｋｇで３．２０より大きいメルトフローインデックス、及び／又は７５℃〜１０５℃のガラス転移温度を有する。
【００５１】
図２を参照すると、システム１０００は５つの反応器モジュール１０２ａ〜１０２ｅを有する反応器１００を含む。反応器モジュール１０２は寸法が様々でよく及び／又は並列及び／又は直列に接続されてもよい。他の実施形態において、様々な数の反応器モジュール１０２を使用することができる。例えば、図３は４つの反応器モジュール１０２ａ〜１０２ｄを有するシステム１０００を示す。同様に、図４は６つの反応器モジュール１０２ａ〜１０２ｆを有するシステム１０００を示す。反応器モジュール１０２の数をカスタマイズすることができる能力は解重合の量のより大きな制御性を可能にする。
【００５２】
システム１０００は、ポリスチレン材料を受け取る及び／又はポリスチレン材料の供給物を場合により用いる押出機１０６に向けるためのホッパー１１１を含むことができる。幾つかの実施形態において、押出機１０６は溶融ポリスチレン材料を生成することによってホッパー１１１から受け取られるポリスチレン材料を処理する。押出機１０６によって処理されるポリスチレン材料の温度は、押出機ヒータ１０５によりポリスチレン材料に課される剪断力及び／又は熱のレベルを調節することによって制御される。押出機ヒータは、限定するわけではないが、電気、熱流体及び／又は燃焼ガスを含む様々な熱源を使用することができる。熱は温度センサ１０７によって検知される温度に応答して、コントローラによって調節される。
【００５３】
幾つかの実施形態において、圧力センサ１０９は、押出機１０６から吐出される溶融ポリスチレン材料の圧力を測定して、圧力スパイクのリスクを防止するか、又は少なくとも低減する。吐出される溶融ポリスチレン材料は加熱ゾーン１０８及び反応器１００を通る流れに影響を及ぼすようにポンプ１１０によって加圧される。反応器１００を通って流れる間、反応器処理溶融ポリスチレン材料は触媒材料と接触し、解重合の速度及びメカニズムに影響を及ぼす。
【００５４】
少なくとも幾つかの実施形態において、システムは中程度の温度及び／又は大気圧付近で動作する。
【００５５】
幾つかの実施形態において、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーを、反応器１００内で解重合生成物上にグラフト化させることができる。
【００５６】
反応器処理溶融ポリスチレン材料が反応器１００を通って流れるときにその温度及び／又は圧力を、それぞれ圧力センサ１０９及び／又は温度センサ１０７を使用して測定することもできる。圧力センサ１０９は各反応ゾーンの前及び／又は後に閉塞をモニターすることができる。圧力センサ１０９はまた、設計されている反応器１００の最大圧力などの最大圧力未満のシステム圧力に維持することができる。過剰圧力は圧力トランスミッタ１０９からコントローラへのフィードバックによって制御することができ、コントローラは押出機１０６及びポンプ１１０を停止させるための指令信号を送信し、それにより、圧力がさらに上昇するのを防ぐ。
【００５７】
押出機１０６のシャットダウンが過剰圧力を緩和しない場合には、ダンプバルブ１１７を容器内に開いてシステム１０００から材料を除去し、過剰圧力の状況を回避することができる。シャットダウンの間に、ダンプバルブ１１７を開いて窒素でシステム１０００をパージし、残りの材料を除去して、次のスタートアップ中に閉塞及び分解した材料を回避することができる。
【００５８】
システム１０００はまた、過剰圧力の場合にシステム１０００から圧力を軽減するために、押出機１０６のアウトレットに配置されたリリーフバルブ又はラプチャーディスクなどの圧力リリーフデバイスを含むことができる。
【００５９】
温度センサ１０７は、反応器１００を通って流れる反応器処理溶融ポリスチレン材料の温度の制御を容易にすることができる。これは化学反応及び結果として生じる解重合のより正確な制御を可能にする。温度センサ１０７はまた、温度を所定の最大温度、例えば反応器１００の最高設計温度未満に維持するのを助ける。
【００６０】
温度はコントローラ（図示せず）によって制御され、該コントローラは、温度センサ１１９によって感知された温度に応答して、反応器１００の反応ゾーン１０２ａ〜１０２ｅと熱伝導連通して配置されたヒータ１１８によって加えられる熱を調節する。
【００６１】
フローコントロールもシステム１０００内に提供されうる。幾つかの実施形態において、システム１０００は、押出機１０６からの排出部に配置され、押出機１０６からシステム１０００内の他の単位操作への流れを制御するためのバルブ１１５を含む。バルブ１１６は再循環を容易にする。バルブ１１７は製品の回収を可能にする。
【００６２】
動作中、溶融ポリスチレン材料を再循環させ、溶融ポリスチレン材料の温度を所望の温度まで上昇させるために、バルブ１１５を閉じることができる。この場合に、バルブ１１６は開かれ、バルブ１１７は閉じられ、押出機１０６は「オフ」になり、そしてポンプ１１０は再循環している。
【００６３】
生成された溶融生成物材料１１２は熱交換器１１４内で冷却され、該熱交換器は、とりわけ、ウォータジャケット、空冷、及び／又は冷媒による冷却とすることができる。冷却された生成溶融生成物材料の一部は、再処理のため及び／又はエネルギー保存のために再循環させることができる（この場合に、バルブ１１６を開くことになる）。
【００６４】
幾つかの実施形態において、システム１０００は溶融生成物材料の酸化及び爆発条件の形成を軽減するために窒素でパージするように構成されている。
【００６５】
図５に示す他の実施形態において、システム２０００は反応器６００を含む。反応器６００は２つの反応器モジュール、すなわちインレット反応器モジュール３００及びアウトレット反応器モジュール４００を有する。システム２０００はポリスチレン材料を受け入れるための押出機６０６も含む。押出機６０６は、溶融ポリスチレン材料を生成することによってポリスチレン材料を処理する。反応器６００を通して処理されるポリスチレン材料の温度はプロセスヒータ６２０によってポリスチレン材料に加えられる熱を調節することによって制御される。温度センサ６３０は設けられ、反応器６００内の溶融材料の温度を測定する。温度コントローラ６３２は設けられ、プロセスヒータ６２０の温度をモニターしそして制御する。フランジヒータ６２２も設けられ、フランジ付き接続部を介した熱損失を軽減する。
【００６６】
排出された溶融ポリスチレンフィード材料はヒータ６０８と反応器６００を直列に通って導かれる。反応器６００を通って流れる間に、反応器処理溶融ポリスチレン材料は触媒材料と接触して解重合を行う。
【００６７】
幾つかの実施形態において、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーを、反応器６００内で解重合生成物上にグラフト化させることができる。
【００６８】
生成された溶融生成物材料は熱交換器６１４内で冷却され、該熱交換器は、とりわけ、ウォータジャケット、空冷、又は冷媒による冷却がなされることができる。幾つかの実施形態において、冷却溶融生成物からの廃熱を使用して他のプロセスを実施することができる。
【００６９】
冷却セクションヒータ６２４を設けて、冷却セクション内で凝固するワックスを溶融させることができる。
【００７０】
システム１０００及びシステム２０００の両方において、反応器１００及び６００は１つ以上の反応器モジュールを含む。各反応器モジュールはそれぞれのモジュール反応ゾーンを含み、そこで、反応器処理溶融ポリスチレン材料をモジュールで規定された滞留時間にわたって触媒材料と接触させ、それによって流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料の解重合をもたらす。これらの実施形態の幾つかにおいて、少なくとも２つの反応器モジュールのモジュール規定滞留時間は同一又は実質的に同一である。これらの実施形態の幾つかにおいて、複数のモジュール規定滞留時間の少なくとも幾つかは異なる。これらの実施形態の幾つかにおいて、少なくとも２つの反応器モジュールの触媒材料は同一又は実質的に同一である。これらの実施形態の幾つかにおいて、少なくとも２つの反応器モジュールの触媒材料は異なる。
【００７１】
幾つかの実施形態において、各反応器モジュールは、触媒材料を収容する反応器処理溶融ポリスチレン材料透過性容器を含む。容器は、受け取った溶融ポリスチレン材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合が触媒材料によって行われるように溶融ポリスチレン材料を受け取り、解重合反応生成物を含み（そして未反応溶融ポリスチレン材料及び中間反応生成物、あるいはその両方を含むこともできる）溶融生成物材料を排出するように構成されている。反応器処理溶融ポリスチレン材料が反応器処理溶融ポリスチレン材料透過性容器を通る流れは、触媒材料と反応器処理溶融ポリスチレン材料との間の接触を生じさせ、反応器処理溶融ポリスチレン材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合をもたらす。この点に関して、流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料は容器内で触媒材料を通して透過し、触媒材料を透過しながら容器内に含まれる触媒材料と接触し、反応器処理溶融ポリスチレン材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合をもたらす。
【００７２】
システム１０００及びシステム２０００の両方において、第一の反応器は反応器モジュールから組み立てられる。第一の反応器は第一の反応ゾーンを有し、そして「Ｎ」個の反応器モジュールからの総数「Ｐ」個の反応器モジュールを含み、ここで「Ｎ」は１以上の整数である。
【００７３】
「Ｎ」個の反応器モジュールの各々は、その中に配置された触媒材料を含むそれぞれのモジュール反応ゾーンを画定し、それぞれのモジュール反応ゾーンを通して反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れを導くように構成され、それにより、それぞれのモジュール反応ゾーンを通した反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れは、それを触媒材料と接触させ、それにより、流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合を引き起こす。これに関して、第一の反応ゾーンは「Ｐ」個のモジュール反応ゾーンを含む。
【００７４】
「Ｎ」が２以上の整数である場合に、各「Ｎ」個の反応器モジュールは、「Ｎ」個の反応器モジュールの他の１つ以上に直列で接続するように構成され、それにより、複数の反応器モジュールは互いに直列に接続され、互いに直列に流体連通するように配置された複数のモジュール反応ゾーンを含み、それにより、モジュール反応ゾーンの総数は接続された反応器モジュールの総数に対応する。複数の接続された反応器モジュールは、複数のモジュール反応ゾーンを通る反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れを導くように構成され、それにより、触媒材料と接触させ、流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合を行う。
【００７５】
「Ｐ」が２以上の整数である場合に、第一の反応器の組み立ては、「Ｐ」個の反応ゾーンが互いに直列に流体連通して配置されるように、「Ｐ」個の反応器モジュールを互いに直列に接続することを含む。
【００７６】
図２に示される実施形態において、「Ｐ」は５に等しく、それにより、反応器１００は５つの反応器モジュール１０２ａ〜１０２ｅを含み、反応ゾーンは５つのモジュール反応ゾーン１０４ａ〜１０４ｅからなり、各々は５つの反応器モジュールの１つにそれぞれ対応する。「Ｐ」は５より多くても又は少なくてもよいことが理解される。
【００７７】
図５に示す別の実施形態において、「Ｐ」は２に等しく、それにより、反応器６００は２つの反応器モジュール、すなわちインレット反応器モジュール３００及びアウトレット反応器モジュール４００を含む。
【００７８】
構築された反応器に供給するための溶融ポリスチレン材料は、ポリスチレン材料を加熱することによって生成される。幾つかの実施形態において、加熱はヒータによって生じる。図２において、加熱は押出機１０６と別個のヒータ１０８の組み合わせによって生じる。図５において、加熱は押出機６０６と別個のヒータ６０８の組み合わせにより生じる。そのような実施形態において、生成された溶融ポリスチレン材料は押出機から押し出され、別個のヒータを通って流れ、次いでモジュール反応ゾーンに供給される。幾つかの実施形態において、押出機は、生成された溶融ポリスチレン材料が反応器に供給するのに十分に高い温度になるようにポリスチレン材料に十分な熱を供給するように構成され、別個のヒータは必要とされない。
【００７９】
図２において、ポンプ１１０は押出機１０６から溶融ポリスチレン材料を受け取り、ヒータ１０８を通り、次いで第一の反応ゾーンを通る溶融ポリスチレン材料の輸送（又は「流れ」）をもたらす。幾つかの実施形態において、押出機１０６は、ポンプ１１０が任意選択となるように、生成された溶融ポリスチレン材料の所望の流れを生じさせるのに十分な力を付与するように構成される。図５はポンプなしの例を示す。
【００８０】
幾つかの実施形態において、溶融ポリスチレン材料はポリスチレン材料フィードから得られ、それは溶融ポリスチレン材料を生成するために加熱されるる。幾つかの実施形態において、ポリスチレン材料フィードとしてはポリスチレンの一次バージン顆粒が挙げられる。バージン顆粒は様々な分子量及びメルトフローを含むことができる。
【００８１】
幾つかの実施形態において、ポリスチレン材料フィードとしては廃ポリスチレン材料フィードが挙げられる。適切な廃ポリスチレン材料フィードとしては、発泡又は押出フォーム、及び、隆起製品、例えばフォーム食品容器、又は包装製品などの混合ポリスチレン廃棄物が挙げられる。混合ポリスチレン廃棄物は様々なメルトフロー及び分子量を含みうる。幾つかの実施形態において、廃ポリスチレン材料フィードは、廃ポリスチレン材料フィードの総質量に基づいて、ポリスチレン材料以外の材料を最大２５％まで含む。
【００８２】
溶融ポリスチレン材料を反応器に供給し、溶融ポリスチレン材料を反応器処理溶融ポリスチレン材料として第一の反応ゾーン（すなわち「Ｐ」個の反応ゾーンを含む）を通して流す。反応器処理溶融ポリスチレン材料を第一の反応ゾーンを通して流すことにより、それを触媒材料と接触させて、解重合生成物材料を含み（そして、幾つかの実施形態において、未反応溶融ポリスチレン材料及び／又は中間反応生成物を含む）溶融生成物材料を生成する。溶融生成物材料は回収される。
【００８３】
幾つかの実施形態において、触媒材料は［Ｆｅ-Ｃｕ-Ｍｏ-Ｐ］／Ａｌ2Ｏ3を含む。触媒は、第一鉄-銅錯体をアルミナ担体に結合させ、それを金属及び非金属を含む酸と反応させて触媒材料を得ることによって調製される。他の適切な触媒材料としては、ゼオライト、メソポーラスシリカ、Ｈ−モルデナイト及びアルミナが挙げられる。この系は触媒の不存在下でも実施することができ、そして熱分解により低分子量ポリマーを製造する。
【００８４】
生成された溶融生成物材料は反応器から排出され、そして収集／回収される。幾つかの実施形態において、溶融生成物材料の収集は反応器から溶融生成物材料の流れを排出することによって行われる。複数の反応器モジュールを有する実施形態において、溶融生成物材料は第一の反応器モジュールから排出され、直列の次の反応器モジュールに供給され、直列の次の反応器モジュール内でさらなる解重合を行い、これを直列の反応器モジュールの各隣接ペアの間で続ける。
【００８５】
幾つかの実施形態において、生成された解重合生成物材料は溶媒又はモノマー（スチレン）、ポリ芳香族溶媒、油及び／又はグリース、及び／又は、より低分子量の官能化ポリマー、すなわち、増加されたオレフィン含有分を含む。市販のグリースは、一般に、グリースベースストックを少量の特定の添加剤と混合して、それに所望の物理的性質を与えることによって製造される。一般に、グリースには４つのタイプを含む：（ａ）鉱油と固体潤滑剤の混合物、（ｂ）残油（石油系炭化水素の蒸留後に残留する残留材料）、未結合脂肪、ロジン油及びピッチの混合物、（ｃ）石鹸増粘鉱油、及び、（ｄ）ポリアルファオレフィン及びシリコーンなどの合成グリース。
【００８６】
幾つかの実施形態において、ポリマーフィード材料は、バージンポリスチレンのうちの１つ又はそれらの組み合わせ、及び／又は、工業向け及び／又は消費者向け使用後廃ポリスチレンのうちのいずれか１つ又はそれらの組み合わせである。本明細書に開示されるシステムの実施形態を使用して、そのようなポリマーフィード材料を、メルトフロー及びオレフィン含有量を増加させた、より低分子量のポリマーに転化させることが望ましい。それぞれの場合において、転化は、ポリスチレンフィード材料を加熱し、溶融ポリスチレン材料を生成させ、次いで、２００℃〜４００℃、好ましくは２５０〜３７０℃の温度で配置された反応ゾーン内の触媒材料と溶融ポリスチレン材料を接触させることによって行われる。生成される分子量、多分散、ガラス転移、メルトフロー及びオレフィン含有量は、反応ゾーン内の溶融ポリスチレン材料の滞留時間に依存する。連続システムで操作する場合に、押出機又はギアポンプの流速に応じて、滞留時間は直列に取り付けられた１つより多い反応器モジュールで、５〜１８０分、好ましくは２０〜９０分で変わる。これらの実施形態の幾つかにおいて、ポリスチレンフィード材料の供給及び加熱は、押出機とポンプとの組み合わせによって行われ、ここで、押出機から排出された材料はポンプに供給される。これらの実施形態の幾つかにおいて、押出機１０６は１０ＨＰ、１．５インチ（３．８１ｃｍ）シンシナティミラクロン台座押出機、モデルエイペックス１．５であり、そしてポンプ１１０は１．５インチ（３．８１ｃｍ）ラインに対して１．５ＨＰでサイズ決めされる。
【００８７】
圧力トランスデューサ６４０は、システム圧力を最大圧力（例えば、反応器１００の最大設計圧力）未満に維持するために押出機内（ならびに圧力トランスデューサ６４２の前、下記参照）の閉塞をモニターする。同様に、圧力トランスデューサ６４２はシステム内の他の場所の閉塞をモニターする。過剰圧力は、６４０及び６４２によって送信される圧力から、押出機１０６及びポンプ１１０をシャットダウンし、それによって圧力がさらに上昇しないようにするための指令信号を送信するコントローラへのフィードバックによって制御される。
【００８８】
幾つかの実施形態において、反応器１００は第一の反応器１００であり、第一の反応器の反応ゾーンは第一の反応ゾーンであり、第一の反応ゾーンを通る溶融ポリスチレン材料の流れは中断（例えば、停止）される。中断後に、第一の反応器を変更する。
【００８９】
「Ｐ」が１に等しい場合に、変更は、第一の反応器のアセンブリで使用されていなかった、「Ｎ-１」個の反応器モジュールのうちの総数「Ｒ」を第一の反応器に接続し、ここで、「Ｒ」は１〜「Ｎ−１」の整数であり、それにより、別の反応器は形成され、直列に互いに接続された総数「Ｒ＋１」個の反応器モジュールを含み、それにより、別の反応器は「Ｒ＋１」個のモジュール反応ゾーンを含む第二の反応ゾーンを含む。別の反応器は溶融ポリスチレン材料の流れをもたらすように構成されており、それにより、第二の反応ゾーンを通る反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れは別の解重合生成物材料の生成及び別の反応器からのその排出をもたらす。
【００９０】
「Ｐ」が２以上であるが、「Ｎ−１」以下の整数である場合に、変更には以下のいずれかを含む。
（ａ）「Ｐ」個の反応器モジュールのうちの総数「Ｑ」を第一の反応器から除去し、ここで、「Ｑ」は１〜「Ｐ-１」の整数であり、それにより、別の反応器は形成され、それは直列に互いに接続された総数「Ｐ−Ｑ」個の反応器モジュールを含み、それにより、別の反応器は「Ｐ−Ｑ」個のモジュール反応ゾーンを含む第二の反応ゾーンを含み、ここで、別の反応器は溶融ポリスチレン材料の流れを導くように構成され、それにより、第二の反応ゾーンを通る反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れは別の解重合生成物材料の生成及び別の反応器からのその排出をもたらす、又は、
（ｂ）第一反応器のアセンブリで使用されていなかった「Ｎ−Ｐ」個の反応器モジュールのうちの総数「Ｒ」を第一反応器に接続し、ここで、「Ｒ」は１〜「Ｎ−Ｐ」の整数であり、それにより、別の反応器は形成され、それは直列に互いに接続された総数「Ｐ＋Ｒ」個の反応器モジュールを含み、また「Ｐ＋Ｒ」個のモジュール反応ゾーンを含む第二の反応ゾーンを含み、ここで、別の反応器は溶融ポリスチレン材料の流れを導くように構成され、それにより、第二の反応ゾーンを通る反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れは、別の解重合生成物材料の生成及び別の反応器からのその排出をもたらす。
【００９１】
「Ｐ」が「Ｎ」に等しい場合に、変更は、「Ｐ」個の反応器モジュールのうちの総数「Ｑ」を第一の反応器から除去することを含み、ここで、「Ｑ」は１〜「Ｐ−１」の整数であり、それにより、別の反応器は形成され、それは直列に互いに接続された総数「Ｐ−Ｑ」個の反応器モジュールを含み、それにより、別の反応器は「Ｐ−Ｑ」個のモジュール反応ゾーンを含む第二の反応ゾーンを含む。別の反応器は、溶融ポリスチレン材料の流れを導くように構成され、それにより、第二の反応ゾーンを通る反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れは、別の解重合生成物材料の生成及び別の反応器からのその排出をもたらす。
【００９２】
幾つかの実施形態において、（反応器モジュールを接続／追加するか又は除去するかのいずれかによって）別の反応器を形成させるように第一の反応器を変更した後に、別の反応器を用いて第二の解重合生成物材料を生成する。これに関して、ポリスチレン材料を加熱して溶融ポリスチレン材料を生成し、溶融ポリスチレン材料を第二の反応ゾーンを通して流し、第二の解重合生成物材料を生成させる。次いで、第二の解重合生成物材料を反応器から回収する。
【００９３】
幾つかの実施形態において、同一の触媒材料は各「Ｎ」個の反応器モジュール内に配置される。
【００９４】
幾つかの実施形態において、各「Ｎ」個の反応器モジュールの反応ゾーンは同一又は実質的に同一である。
【００９５】
図６〜１４を参照すると、少なくとも幾つかの実施形態において、各反応器モジュール２００はパイプスプール２０１を含む。幾つかの実施形態において、反応器モジュール２００は両側の第一及び第二の端部（図示の実施形態では一方のみが示されている）を有するパイプスプール２０１を含み、各端部には、他の反応器モジュール２００との接続を容易にするためのフランジ２３０がある。
【００９６】
反応器モジュール２００は、スプールの第一の端部にあるインレット２０２Ａと、スプールの反対側の第二の端部にあるアウトレット２０２Ｂと、インレット２０２Ａとアウトレット２０２Ｂとの間に延在している流体通路２０６とを含む。流体通路２０６は、反応器処理溶融ポリスチレン材料透過性容器内に配置された触媒材料含有空間を含み、触媒材料２０４は触媒材料含有空間２１６内に配置されている。触媒材料含有空間２１６は反応器モジュール２００のモジュール反応ゾーン２０５を画定する。
【００９７】
反応器モジュール２００は、インレット２０２Ａによって反応器処理溶融ポリスチレン材料を受け入れ、受け入れられた溶融ポリスチレン材料を流体通路２０６を通して導き、それにより、触媒材料２０４と接触するように構成されている。これにより、溶融ポリスチレン材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合をもたらし、それにより、解重合反応生成物（及び、幾つかの実施形態において、未反応溶融ポリスチレン材料及び／又は中間反応生成物（部分的に解重合された材料など））を含む溶融生成物材料は生成される。次いで、反応器モジュール２００は溶融生成物材料をアウトレット２０２Ｂから排出する。
【００９８】
幾つかの実施形態において、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーを、反応器モジュール２００内の解重合生成物上にグラフト化させることができる。グラフト化は、とりわけ、反応器内で、冷却後の流れを含むライン内で、及び／又は、別の容器内で起こることができる。
【００９９】
流体通路２０６の比較的に妨害されない流体通路部２１８は、インレット２０２Ａとアウトレット２０２Ｂとの間に延在しており、そしてワイヤスクリーンを介して触媒材料含有空間２１６と流体連通して配置されている。ワイヤスクリーン２０８はパイプスプール２０１内に配置され、流体通路２０６を比較的に妨害されない流体通路部２１８と触媒材料含有空間２０４とに分割している。ワイヤスクリーン２０８は触媒材料含有空間２１６内に触媒材料２０４を収容し、それにより、溶融ポリスチレン材料透過性容器２０３を画定する。
【０１００】
ワイヤスクリーン２０８は、パイプスプール２０１の流体通路画定内壁２１０に対して離間した関係で配置され、パイプスプール２０１の長さにわたって長手方向に延在している。ワイヤスクリーン２０８と内壁２１０との間の空間は流体通路２０６の比較的に妨害されない流体通路部２１８を画定する。流体通路部２１８と触媒材料含有空間２１６との間の流体連通はワイヤスクリーン２０８内の空間を介して可能になる。したがって、ワイヤスクリーン２０８は、比較的に妨害されない流体通路部２１８から触媒材料含有空間２１６への溶融ポリスチレン材料の通過を可能にし（そしてそれによって反応ゾーン内での溶融ポリスチレン材料と触媒材料２０４との接触を促進する）、また触媒材料含有空間２１６から比較的に妨害されない流体通路部２１８への通過を可能にし（解重合反応生成物及び未反応溶融ポリスチレン材料及び／又は中間反応生成物を含む溶融生成物を排出するため）、一方、触媒材料含有空間２１６から比較的に妨害されない流体通路部２１８への触媒材料２０４の流出を防止又は実質的に防止する。
【０１０１】
幾つかの実施形態において、パイプスプール２０１は筒形であり、ワイヤスクリーン２０８も筒形であり、パイプスプール２０１内に入れ子になっており、それにより、比較的に妨害されない流体通路部２１８はパイプスプール２０１の内壁２１０とワイヤスクリーン２０８との間の環状空間内に画定され、触媒材料含有空間２１６はワイヤスクリーン２０８内に配置される。これらの実施形態において、触媒材料含有流体通路部２１６は、パイプスプール２０１の軸から、比較的に妨害されない流体通路部２１８に対して半径方向外側に離間して配置されている。
【０１０２】
幾つかの実施形態において、スペーサチューブ２１４は、ワイヤスクリーン２０８によって画定された空間を通って延在し、伝熱要素（下記参照）に近接して配置されているパイプスプール２０１の部分への反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れを促進する。この実施形態は、反応器処理溶融ポリスチレン材料を所望の温度に維持するのを助ける。また、空間を占有することによって、スペーサチューブ２１４はモジュール反応ゾーン２０５の体積を効果的に減少させ、それにより、流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料の速度を増加させる。
【０１０３】
幾つかの実施形態において、スペーサチューブ２１４はパイプスプール２０１の長さにわたって長手方向に延在している。幾つかの実施形態において、触媒材料含有空間２１６は、スペーサチューブ２１４とワイヤスクリーン２０８との間の環状空間内に画定される。
【０１０４】
反応器処理溶融ポリスチレン材料はパイプスプール２０１の第一の端部でインレット２０２Ａによって受け入れられ、反対側の端部まで流体通路２０６を介してパイプスプール２０１を横切っている間に、比較的に妨害されない流体通路部２１８と触媒材料含有空間２１６との間でワイヤスクリーン２０８を横切って通過可能である。これにより、解重合反応生成物（及び幾つかの実施形態において、未反応溶融ポリスチレン材料及び／又は中間反応生成物）を含む溶融生成物材料は生成され、パイプスプール２０１の反対側の第二の端部でアウトレット２０２Ｂを介して排出される。触媒材料含有空間２１６を通して導かれる間に、反応器処理溶融ポリスチレン材料は触媒材料２０４と接触し、反応器処理溶融ポリスチレン材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合を引き起こす。
【０１０５】
図６及び図１４を参照すると、幾つかの実施形態において、バッフル２２２, ２２３は比較的に妨害されない流体通路部２１８内に配置される。幾つかの実施形態において、バッフル２２２はエンドキャップ２１２ａに溶接され、ワイヤスクリーン２０８の周りに巻き付けられる弾性ワイヤの形態である。幾つかの実施形態において、バッフル２２３は、パイプスプール２０１とワイヤスクリーン２０８との間の空間を通って押圧され、エンドキャップ２１２ａに溶接され、スプール２０１の内壁２１０に対して付勢される弾性ワイヤの形態である。
【０１０６】
バッフル２２２，２２３は、流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料の混合を促進し、熱の均一な分配を促進し、流体通路２０６を画定する構造上に固体有機材料が堆積し、ファウリングに寄与することがある反応器処理溶融ポリスチレン材料の炭化を軽減する。バッフル２２２，２２３はまた、比較的に妨害されない流体通路部２１８から触媒材料含有空間２１６への反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れを促進し、反応器処理溶融ポリスチレン材料と触媒材料２０４との間の接触を増大させる。
【０１０７】
図９〜図１３を参照すると、エンドキャップアセンブリ２１１は設けられ、パイプスプール２０１の内部空間内に取り付けられている。エンドキャップアセンブリ２１１は、剛性エンドキャップ２１２ａ及び２１２ｂ、ワイヤスクリーン２０８、及びスペーサチューブ２１４を含む。エンドキャップ２１２ａはパイプスプール２０１の一方の端部に近接して配置され、エンドキャップ２１２ｂはパイプスプール２０１の反対側の端部に近接して配置されている。幾つかの実施形態において、エンドキャップ２１２ａ及び２１２ｂはまた、反応器処理溶融ポリスチレン材料の流れに対して透過性である。
【０１０８】
ワイヤスクリーン２０８はエンドキャップ２１２ａと２１２ｂとの間に配置され、パイプスプール２０１に対するパイプスプール２０１内のその軸方向の位置はエンドキャップ２１２ａ及び２１２ｂによって決定される。ワイヤスクリーン２０８の一方の端部はエンドキャップ２１２ａに溶接され、一方、ワイヤスクリーン２０８の他方の端部はエンドキャップ２１２ｂに形成された凹部内に配置され、それにより、触媒材料２０４が収容される触媒材料含有空間２１６はワイヤスクリーン２０８とエンドキャップ２１２ａ及び２１２ｂとによって囲まれた空間内に画定される。
【０１０９】
スペーサチューブ２１４はエンドキャップ２１２ａと２１２ｂとの間に配置されている。スペーサチューブ２１４の一方の端部はエンドキャップ２１２ａに溶接され、スペーサチューブ２１４の他方の端部はエンドキャップ２１２ｂに形成された凹部内に配置されている。
【０１１０】
図１１及び図１２を参照すると、エンドキャップアセンブリ２１１をパイプスプール２０１に接続するために、エンドキャップ２１２ａはパイプスプール２０１に溶接されている。この点に関して、エンドキャップ２１２ａは複数の剛性エンドキャップスペーサ２１２０ａ〜２１２０ｃを含み、それらはエンドキャップインテグレータ２１２２（これにワイヤスクリーン２０８及びスペーサチューブ２１４が溶接されている）から半径方向外側に突き出している。エンドキャップスペーサ２１２０ａ〜２１２０ｃは、エンドキャップインテグレータ２１２２内に設けられた対応する凹部内に受け入れられる。エンドキャップスペーサ２１２０ａ〜２１２０ｃは、互いに離間されており、それにより、流体連通は互いに接続されている反応器モジュール２００の間で、具体的には、接続された反応器モジュール２００の反応ゾーンの間で可能になる。エンドキャップスペーサ２１２０ａ〜ｃはパイプスプール２０１の内部に溶接することができ、それによって、パイプスプール２０１に対するエンドキャップ２１２ａの位置を決定し、またパイプスプール２０１（これはエンドキャップ２１２ａに溶接されている）に対するスペーサチューブ２１４の軸方向位置を決定することができる。
【０１１１】
図９〜図１１を参照すると、パイプスプール２０１に対するエンドキャップ２１２ｂの配置は、パイプスプール２０１、スペーサチューブ２１４と接触係合するエンドキャップ２１２ｂの配置、及び、別の反応器モジュールの溶接エンドキャップ２１２ａ又は導管などの隣接配管構造によって決定される。各スペーサチューブ２１４及び隣接配管構造は比較的剛性の構造であり、それにより、パイプスプール２０１に対する各スペーサチューブ２１４及び隣接配管構造の実質的に固定された軸方向の配置はパイプスプール２０１に対するエンドキャップ２１２ｂの軸方向の配置を決定する。反応器モジュール２００が組み立てられるときに、エンドキャップ２１２ｂはスペーサチューブ２１４と隣接配管構造（図８に示す実施形態では、隣接配管構造は別の反応器モジュールのエンドキャップ２１２ｂである）との間で押圧され、それにより、パイプスプール２０１（及び、それゆえ、エンドキャップ２１２ａ）に対するエンドキャップ２１２ｂの軸方向の配置はスペーサチューブ２１４及び隣接配管構造によって決定される。
【０１１２】
エンドキャップ２１２ｂはまた、エンドキャップインテグレータ２１２６内の対応する凹部内に配置された剛性エンドキャップスペーサ２１２４ａ〜２１２４ｃを含む。エンドキャップインテグレータはスペーサチューブ２１４及びワイヤスクリーン２０８を受け入れる凹部を含む。エンドキャップスペーサ２１２４ａ〜２１２４ｃはハイプスプール２０１の内壁に接触係合して配置される。エンドキャップスペーサ２１２４ａ〜２１２４ｃはたエンドキャップインテグレータ２１２６から半径方向外側に突出している。エンドキャップスペーサ２１２４ａ〜２１２４ｃは互いに離間しており、それにより、流体は、互いに接続された反応器モジュール２００の間、具体的には、接続された反応器モジュール２００の反応ゾーンの間を流れることができる。パイプスプール２０１の内壁と接触係合するように配置され、かつスペーサチューブ２１４及び隣接配管構造と協働して配置されるときに、エンドキャップスペーサ２１２４ａ〜２１２４ｃはパイプスプール２０１に対するエンドキャップ２１２ｂの垂直方向の配置を実質的に固定するように機能する。
【０１１３】
エンドキャップ２１２ｂがエンドキャップアセンブリ２１１から取り外し可能であるようにエンドキャップ２１２ｂを構成することによって、触媒材料２０４の交換を含む反応ゾーン内の修理及びメンテナンスはより容易になる。
【０１１４】
ヒータ２２０は流体通路２０６を通って流れる反応器処理溶融ポリスチレン材料を加熱するように、流体通路２０６と伝熱連通して配置される。流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料を十分な温度に維持することにより、少なくとも部分的に解重合をもたらす。幾つかの実施形態において、ヒータ２２０は、パイプスプール２０１の外壁に取り付けられ、パイプスプール２０１を通る熱伝達によって流体通路２０６に熱を供給するように構成された電気加熱バンドを含む。
【０１１５】
図１６〜図１８を参照すると、幾つかの実施形態において、反応器はインレット反応器モジュール３００、アウトレット反応器モジュール４００、及び、場合により１つ以上の中間反応器モジュール５００を含む。
【０１１６】
幾つかの実施形態において、インレット反応器モジュール３００は両端部を有し、該両端部のそれぞれにフランジ３３０Ａ，３３０Ｂが設けられたパイプスプール３０１をアウトレット反応器モジュール４００、そして幾つかの実施形態において、中間反応器モジュール５００との接続を容易にするために含む。
【０１１７】
インレット反応器モジュール３００は、パイプスプール３０１の第一の端部にあるインレット３０２Ａ、スプールの反対側の第二の端部にあるアウトレット３０２Ｂ、及び、インレット３０２Ａとアウトレット３０２Ｂとの間に延在している流体通路３０６を含む。流体通路３０６は、反応器処理溶融ポリスチレン材料透過性容器３０３内に配置された触媒材料含有空間３１６を含み、触媒材料３０４は触媒材料含有空間３１６内に配置されている。触媒材料含有空間３１６は反応器モジュール３００のモジュール反応ゾーン３０５を画定する。
【０１１８】
インレット反応器モジュール３００は、インレット３０２Ａによって反応器処理溶融ポリスチレン材料を受け入れ、受け入れた溶融ポリスチレン材料を流体通路３０６を通して導き、そのような導かれている間に、導かれている溶融ポリスチレン材料を触媒材料と接触させ、それにより、溶融ポリスチレン材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合は行われ、それにより、解重合反応生成物を含み（そして、幾つかの実施形態において、未反応溶融ポリスチレン材料及び中間反応生成物、又は、その両方を含む）溶融生成物材料は生成され、そしてアウトレット３０２Ｂから溶融生成物材料を排出する。
【０１１９】
幾つかの実施形態において、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーを、インレット反応器モジュール３００内で解重合生成物上にグラフト化させることができる。
【０１２０】
流体通路３０６は比較的に妨害されない流体通路部３１８と、触媒材料含有空間３１６を含む触媒材料含有流体通路部３１５とを含む。比較的に妨害されない流体通路部３１８はインレット３０２Ａから延在し、そしてワイヤスクリーン３０８を介して触媒材料含有流体通路部３１５と流体連通して配置される。触媒材料含有流体通路部３１５はアウトレット３０２Ｂ内に延在している。
【０１２１】
ワイヤスクリーン３０８はパイプスプール３０１内に配置され、流体通路３０６を比較的に妨害されない流体通路部３１８と触媒材料含有流体通路部３１６とに分割する。ワイヤスクリーン３０８はパイプスプール３０１の１つの端部に取り付けられ、パイプスプール３０１の第一の端部から延在し、そして幾つかの実施形態において、スペーサチューブ３１４（下記参照）の反対側の端部に取り付けられている。ワイヤスクリーン３０８は触媒材料含有空間３１６内に触媒材料３０４を含む。ワイヤスクリーン３０８は、パイプスプール３０１の流体通路画定内壁３１０に対して離間した関係で配置され、そしてパイプスプール３０１の一部を通って長手方向に延在している。ワイヤスクリーン３０８と内壁３１０との間の空間は、触媒材料含有流体通路部３１５の一部を画定し、パイプスプール３０１の一部を横切って長手方向に延在して、触媒材料含有空間３１６の一部を画定する。この点に関して、比較的に妨害されない流体通路部３１８は、パイプスプール３０１の軸に沿って、又はそれに近接して長手方向に延在している。
【０１２２】
幾つかの実施形態において、ワイヤスクリーン３０８は筒形状であり、パイプスプール３０１内に入れ子になっている。この点で、幾つかの実施形態において、触媒材料含有流体通路部３１５はパイプスプール３０１の軸から比較的に妨害されない流体通路３１８に対して半径方向外側に離間している。
【０１２３】
比較的に妨害されない流体通路部３１８と触媒材料含有流体通路部３１５との間の流体連通はワイヤスクリーン内の空間を介して行われる。この点に関して、ワイヤスクリーン３０８は、比較的に妨害されない流体通路部３１８から触媒材料含有流体通路部３１５への溶融ポリスチレン材料の透過を可能にし（そしてそれにより、反応ゾーン内で溶融ポリスチレン材料と触媒材料３０４との接触を促進する）、一方、触媒材料３０４が触媒材料含有空間３１６から比較的に妨害されない流体通路部３１８へ流出するのを防止し、又は実質的に防止する。
【０１２４】
幾つかの実施形態において、比較的に妨害されない流体通路部３１８の下流端において、端壁は、ワイヤスクリーン３０８を介して触媒材料含有空間に向かって溶融ポリスチレン材料の流れを促進し、それによって溶融ポリスチレン材料の溜まりを緩和するように先細りになっている。
【０１２５】
触媒材料含有流体通路部３１５は、パイプスプール３０１内に取り付けられたスペーサチューブ３１４と、パイプスプール３０１の内壁３１０との間に画定された環状空間内に延在している。この空間を占有することにより、触媒材料含有流体通路部３１５内の反応器処理溶融ポリスチレン材料の、伝熱要素に近接して配置されているパイプスプール３０１の部分への流れを促進し、それによって反応器処理溶融ポリスチレン材料を所望の温度に維持する。また、空間を占有することにより、スペーサチューブ３１４はモジュール反応ゾーン３０５の体積を効果的に減少させ、それによって、流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料の速度を増加させる。
【０１２６】
反応器処理溶融ポリスチレン材料は、パイプスプール３０１の第一の端部でインレット３０２Ａを介して比較的に妨害されない流体通路部３１８内に受け入れられ、ワイヤスクリーン３０８を横切って触媒材料含有流体通路部３１５の触媒材料含有空間３１６に導かれる（方向矢印３４０を参照されたい）。触媒材料含有流体通路部３１５を通って導かれている間に（方向矢印３４２を参照されたい）、溶融ポリスチレン材料は触媒材料３０４と接触し、それにより、解重合反応生成物は生成され、触媒材料含有流体通路部３１５内で生成された解重合反応生成物を含み（そして、幾つかの実施形態において、未反応溶融ポリスチレン材料及び中間反応生成物、あるいはその両方をも含む）溶融生成物材料を、次いで、パイプスプール３０１の反対側の第二の端部のアウトレット３０２Ｂから排出される。
【０１２７】
幾つかの実施形態において、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーを、触媒材料含有流体通路部３１５内で解重合生成物上にグラフト化させることができる。
【０１２８】
幾つかの実施形態において、アウトレット反応器モジュール４００は両端部を有し、該両端部のそれぞれにフランジが設けられたパイプスプール４０１をインレット反応器モジュール３００との接続を容易にするために含み、そして幾つかの実施形態において、インレット反応器モジュール及びアウトレット反応器モジュール３００，４００の間に配置された１つの中間反応器モジュール５００を含む。
【０１２９】
アウトレット反応器モジュール４００は、パイプスプール４０１の第一の端部にあるインレット４０２Ａと、スプールの反対側の第二の端部にあるアウトレット４０２Ｂと、インレット４０２Ａとアウトレット４０２Ｂとの間に延在している流体通路４０６とを含む。流体通路４０６は反応器処理溶融ポリスチレン材料透過性容器４０３内に配置された触媒材料含有空間４１６を含み、触媒材料４０４は触媒材料含有空間４１６内に配置されている。触媒材料含有空間４１６は反応器モジュール４００のモジュール反応ゾーン４０５を画定する。
【０１３０】
アウトレット反応器モジュール４００は、インレット４０２Ａによって反応器処理溶融ポリスチレン材料を受け入れ、受け入れられた溶融ポリスチレン材料を流体通路４０６を通して導き、そのように導きかれている間に、導かれている溶融ポリスチレン材料を触媒と接触させ、それにより、溶融ポリスチレン材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合が行われ、解重合反応生成物を含み（そして、幾つかの実施形態において、未反応溶融ポリスチレン材料及び中間反応生成物、又は、その両方も含む）溶融生成物材料は生成され、溶融生成物材料をアウトレット４０２Ｂから排出する。
【０１３１】
幾つかの実施形態において、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーを、アウトレット反応器モジュール４００内で解重合生成物上にグラフト化させることができる。
【０１３２】
流体通路４０６は触媒材料含有空間４１６を含む触媒材料含有流体通路部４１５と、比較的に妨害されない流体通路部４１８とを含む。触媒材料含有流体通路部４１５は、インレット４０２Ａから延在しており、ワイヤスクリーン４０８を介して比較的に妨害されない流体通路部４１８と流体連通するように配置されている。比較的に妨害されない流体通路部４１８はアウトレット４０２Ｂ内に延在している。
【０１３３】
幾つかの実施形態において、スペーサチューブ４１４は、パイプスプール４０１とスペーサチューブ４１４との間の空間（例えば、環状体など）がインレット４０２Ａから延在している触媒材料含有流体通路部４１５の一部を画定するように、パイプスプール４０１の第一の端部でパイプスプール４０１内に取り付けられる。この空間を占有することによって、スペーサチューブ４１４は、触媒材料含有流体通路部４１５内の反応器処理溶融ポリスチレン材料のパイプスプール４０１の部分への流れを促進し、該パイプスプールの部分は熱伝導要素（下記参照）に近接して配置され、それにより、反応器処理溶融ポリスチレン材料を所望の温度に維持する。また、空間を占有することによって、スペーサチューブ４１４はモジュール反応ゾーン４０５の体積を効果的に減少させ、それにより、流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料の速度を増加させる。
【０１３４】
触媒材料含有流体通路部４１５は、パイプスプール４０１の内壁４１０とワイヤスクリーン４０８との間に画定される環状空間内に延在している。ワイヤスクリーン４０８は、パイプスプール４０１内に配置され、流体通路４０６を触媒材料含有流体通路部４１５と比較的に妨害されない流体通路部４１８とに分割する。ワイヤスクリーン４０８は一端でパイプスプール４０１に取り付けられ、パイプスプール４０１の第二の端部から延在して、反対側の端部でスペーサチューブ４１４に取り付けられている。ワイヤスクリーン４０８は、触媒材料含有空間４１６内に触媒材料４０４を収容する。ワイヤスクリーン４０８は、パイプスプール４０１の流体通路画定内壁４１０に対して離間した関係で配置され、パイプスプール４０１の一部を通って長手方向に延在している。ワイヤスクリーン４０８と内壁４１０との間の空間は、触媒材料含有流体通路部４１５の一部を画定し、パイプスプール４０１の一部を横切って長手方向に延在している。この点に関して、比較的に妨害されない流体通路部４１８は、パイプスプール４０１の軸に沿って、又はそれに近接して長手方向に延在し、そしてアウトレット４０２Ｂ内に延在している。
【０１３５】
幾つかの実施形態において、ワイヤスクリーン４０８は筒形形状であり、パイプスプール４０１内に入れ子になっている。この点で、幾つかの実施形態において、触媒材料含有流体通路部４１５は比較的に妨害されない流体通路部４１８に対してパイプスプール４０１の軸から半径方向外側に離間している。
【０１３６】
触媒材料含有流体通路部４１５と比較的に妨害されない流体通路部４１８との間の流体連通はワイヤスクリーン内の空間を介して行われる。この点に関して、ワイヤスクリーン４０８は、比較的に妨害されない流体通路部４１８から触媒材料含有流体通路部４１５への溶融ポリスチレン材料の通過を可能にし（それにより、溶融ポリスチレン材料と触媒材料４０４との接触を促進する）、一方、触媒材料含有空間４１６から比較的に妨害されない流体通路部４１８への触媒材料４０４の流出を防止し又は実質的に防止する。
【０１３７】
反応器処理溶融ポリスチレン材料は、（例えば反応器モジュール３００のアウトレット３０２Ｂから、又は、例えば中間反応器モジュール５００のアウトレットから、下記を参照されたい）パイプスプール４０１の第一の端部でインレット４０２Ａを介して触媒材料含有流体通路部４１５内に受け入れられ、触媒材料含有流体通路部４１５を通して導かれる（方向矢印４４０を参照されたい）。触媒材料含有流体通路部４１５を通して導かれる間に、溶融ポリスチレン材料は触媒材料４０４と接触し、それにより、解重合反応生成物を含み（そして幾つかの実施形態において、未反応溶融ポリスチレン材料及び中間体反応生成物、又はその両方も含む）溶融生成物材料は生成される。触媒材料含有流体通路部４１５内で生成された解重合生成物を含む溶融生成物材料は、ワイヤスクリーン４０８を横切って比較的に妨害されない流体通路部４１８に導かれ（方向矢印４４２を参照されたい）、続いて、パイプスプール４０１の反対側の第二の端部でアウトレット４０２Ｂから排出される。
【０１３８】
幾つかの実施形態において、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーを、触媒材料含有流体通路部４１５内で解重合生成物上にグラフト化させることができる。
【０１３９】
幾つかの実施形態において、反応器はインレット反応器モジュール３００とアウトレット反応器モジュール４００との間に配置された１つ以上の中間反応器モジュール５００を含む。
【０１４０】
幾つかの実施形態において、中間反応器モジュール５００は両端部を有し、該両端部のそれぞれにフランジ５３０Ａ，５３０Ｂが設けられたパイプスプール５０１を反応器モジュールとの接続を容易にするために含む。第一の端部のフランジはインレット反応器モジュール３００又は別の中間反応器モジュール５００のいずれかとの接続を容易にするために設けられる。第二の端部のフランジはアウトレット反応器モジュール４００又は別の中間反応器モジュール５００との接続を容易にするために設けられる。
【０１４１】
パイプスプール５０１はパイプスプール５０１の第一の端部にあるインレット５０２Ａと、パイプスプール５０１の反対側の第二の端部にあるアウトレット５０２Ｂと、インレット５０２Ａとアウトレット５０２Ｂとの間に延在している流体通路５０６とを含む。流体通路５０６は触媒材料含有空間５１６を含む。触媒材料含有空間５１６は反応器処理溶融ポリスチレン材料透過性容器５０３内に配置され、触媒材料５０４は触媒材料含有空間５１６内に配置される。触媒材料含有空間５１６は反応器モジュール５００のモジュール反応ゾーン５０５を画定する。
【０１４２】
中間反応器モジュール５００は、反応器処理溶融ポリスチレン材料をインレット５０２Ａにより受け入れ、受け入れた溶融ポリスチレン材料を流体通路５０６を通して導き、そのように導かれている間に、導かれている溶融ポリスチレン材料を触媒材料５０４と接触させ、それにより、溶融ポリスチレン材料の少なくとも一部の少なくとも部分的な解重合が行われ、解重合反応生成物を含み（そして、幾つかの実施形態において、未反応溶融ポリスチレン材料及び中間反応生成物、又はその両方も含む）溶融生成物材料は生成され、そしてアウトレット５０２Ｂから溶融生成物材料を排出する。
【０１４３】
幾つかの実施形態において、限定するわけではないが、酸、アルコール、アセテート及びヘキセンなどのアルケンなどの様々なモノマー及び／又はコポリマーを、中間反応器モジュール５００内で解重合生成物上にグラフト化させることができる。
【０１４４】
流体通路５０６は触媒材料含有空間５１６を含む触媒材料含有流体通路部５１５を含む。
【０１４５】
幾つかの実施形態において、スペーサチューブ５１４はパイプスプール５０１の第一の端部でパイプスプール５０１内に取り付けられ、それにより、パイプスプール５０１とスペーサチューブ５１４との間の空間は触媒材料含有空間５１６を画定する。この空間を占有することにより、スペーサチューブは、触媒材料含有流体通路部５１５内の反応器処理溶融ポリスチレン材料のパイプスプール５０１の部分への流れを促進し、該パイプスプールの部分は伝熱要素（下記を参照されたい）に近接して配置されており、それにより、反応器処理溶融ポリスチレン材料を所望の温度に維持する。また、空間を占有することにより、スペーサチューブ５１４はモジュール反応ゾーン５０５の体積を効果的に減少させ、それによって、流れている反応器処理溶融ポリスチレン材料の速度を増加させる。
【０１４６】
図１９は、熱流体及び／又は溶融塩を介して加熱されるように構成された取り外し可能なスタティックミキサ７１０を有する触媒反応器７００ａの側断面図を示す。スタティックミキサ７１０は触媒反応器７００ａ内でより大きな混合を提供し、そしてより低い操作温度を必要とすることができる。幾つかの実施形態において、スタティックミキサ７１０は取り外し可能であり、このことは反応器７００ａのより容易なクリーニング及びメンテナンスを可能にする。取り外し可能なスタティックミキサ７１０はまた、反応器セグメントの再目的化を可能にする。例えば、ジャケット付き反応器を予熱又は冷却セグメントに変換することができる。
【０１４７】
熱流体及び／又は溶融塩は、とりわけ、天然ガス、電気、廃プロセス熱及び石炭によって加熱することができる。幾つかの実施形態において、熱流体及び／又は溶融塩は電気を使用しなければならないコストを削減する。
【０１４８】
触媒反応器７００ａのチューブ状構成は既に上述したものに加えて幾つかの利点を提供する。特に、直列に接続されたチューブ状反応器の使用は信頼性があり、一貫したパラメータを可能にし、それは一貫した製品を得ることを可能にする。具体的には、チューブ状セクションを通る一定の流れは、触媒の表面積及び入熱が最大化されるので、連続撹拌反応器を使用するよりもはるかに予測可能で狭い範囲の最終生成物を生成する。連続攪拌反応器を超える１つの利点は短絡がないこと、チューブ状セクション内の流れが仮想的にプラグとして動くことである。各仮想プラグは反応器内で同じ時間を費やす。チューブ状触媒反応器は垂直、水平又はその間のいずれかの角度で操作することができる。チューブ状触媒反応器（反応器セクション）ならびに対応する予熱セクション及び冷却セクション（図２８〜図３０を参照されたい）は、ユニバーサルサイズ（又は幾つかの標準サイズのうちの１つ）であることができる。これは、材料の一貫した流れを可能にするだけでなく、チューブ状要素が様々なセクションの間で交換可能であるように設計され、そして容易に追加され、除去され、クリーニングされそして修理されることを可能にする。少なくとも幾つかの実施形態において、チューブ状セクションの内面は３０４又は３１６鋼から作られている。
【０１４９】
熱流体及び／又は溶融塩は、インレット／アウトレット７３０を介してジャケット７２０に入ることができる。幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ａは、熱電対／圧力トランスデューサ（図示せず）が取り付けられるように構成されそして関連ノッチ７３５を含む。ノッチ７３５は熱電対/圧力トランスデューサを流体と物理的に接触させるために使用される。幾つかの実施形態において、熱電対／圧力トランスデューサをウェル内に取り付け、それによって流体とセンサとの間の材料を減少させる。
【０１５０】
幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ａは触媒を保持することができる取り外し可能なスクリーン７６０を含む。取り外し可能なスクリーン７６０は容易に交換することができ、充填床反応器に関連する不利益を克服し、メンテナンス要件及びその結果として生じる休止時間に取り組む。幾つかの実施形態において、取り外し可能なスクリーン７６０の標準化は、各セクションを出る一貫した製品をもたらし、及び／又は、複数の反応器にわたる標準化を可能にする。
【０１５１】
他の実施形態又は同一の実施形態において、触媒反応器７００ａはスタティックミキサ支持体用の切り欠きを有する取り外し可能なアダプタ７４０を含むことができる。スタティックミキサ支持体はスタティックミキサ７１０に対する力を減少させ、より強力／迅速な除去を可能にする。アダプタ７４０の切り欠きは、アダプタとスクリーンとの間のシール性を改善する。触媒反応器７００ａは、触媒反応器７００ａを他の反応器、押出機などに接続するためのフランジ７５０を一端又は両端に含むことができる。
【０１５２】
図２０は電気加熱を使用するように構成された取り外し可能なスタティックミキサ７１０を有する触媒反応器７００ｂの側断面図である。幾つかの実施形態において、電気加熱は熱油／溶融塩の使用よりも好ましく、それは電気加熱がより便利であることができ、ボイラー、加熱容器、高温ポンプ、バルブ及び付属品などの付属の設備の必要性を低減し、操作がより簡単であるからである。さらに、幾つかの実施形態において、電気加熱の使用はシステムの全体的な設置面積を低減する。幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ｂは、熱電対／圧力トランスデューサ（図示せず）が取り付けられるように構成されており、そして関連ノッチ７３５を含む。
【０１５３】
幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ｂは触媒を保持することができる取り外し可能なスクリーン７６０を含む。他の又は同一の実施形態において、触媒反応器７００ｂはスタティックミキサ支持体用の切り欠きを有する取り外し可能なアダプタ７４０を含むことができる。触媒反応器７００ｂは触媒反応器７００ｂを他の反応器、押出機などに接続するためのフランジ７５０を一端又は両端に含むことができる。
【０１５４】
図２１は、熱流体及び／又は溶融塩を介して加熱されるように構成された取り外し可能な環状インサート７１２を有する触媒反応器７００ｃの側断面図である。環状インサート７１２は、改善された熱伝達をもたらすことができ、表面速度を増大させる環状フローを形成することができ、そして空の反応器よりも維持するのが容易であることができる。
【０１５５】
熱流体及び／又は溶融塩はインレット／アウトレット７３０を介してジャケット７２０に入ることができる。幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ｃは熱電対／圧力トランスデューサ（図示せず）が取り付けられるように構成され、そして関連ノッチ７３５を含む。
【０１５６】
幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ｃは触媒を保持することができる取り外し可能なスクリーン７６０を含む。他の又は同一の実施形態において、触媒反応器７００ｃは取り外し可能な環状及びスクリーン支持体用の切り欠きを有する取り外し可能なアダプタ７４０を含むことができる。触媒反応器７００ｃは触媒反応器７００ｃを他の反応器、押出機などに接続するためのフランジ７５０を一端又は両端に含むことができる。
【０１５７】
図２２は電気加熱を使用するように構成された取り外し可能な環状７１２インサートを有する触媒反応器７００ｄの側断面図である。幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ｄは熱電対／圧力トランスデューサ（図示せず）が取り付けられるように構成されており、そして関連ノッチ７３５を含む。
【０１５８】
幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ｄは触媒を保持することができる取り外し可能なスクリーン７６０を含む。他の又は同一の実施形態において、触媒反応器７００ｄは取り外し可能な環状及びスクリーン支持体用の切り欠きを有する取り外し可能なアダプタ７４０を含むことができる。触媒反応器７００ｄは触媒反応器７００ｄを他の反応器、押出機などに接続するためのフランジ７５０を一端又は両端に含むことができる。
【０１５９】
図２３は熱流体及び／又は溶融塩を介して加熱されるように構成された空の内部構造を有する触媒反応器７００ｅの側断面図である。空の内部構造を有する反応器を有することは、反応器７００ｅにおける所与の材料の滞留時間を増加させることができ、それは使用可能な触媒の体積で特定の生成物を製造するために必要な反応器の数を減少させる。空の内部構造を有する反応器はまた、スタティックミキサを有する反応器と比較した場合に、製造するのにより経済的であることができる。熱流体及び／又は溶融塩はインレット／アウトレット７３０を介してジャケット７２０に入ることができる。幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ｅは、熱電対／圧力トランスデューサ（図示せず）が取り付けられるように構成され、そして関連ノッチ７３５を含む。
【０１６０】
幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ｅは触媒を保持することができる取り外し可能なスクリーン７６０を含む。他の又は同一の実施形態において、触媒反応器７００ｅは取り外し可能なスクリーン支持体用の切り欠きを有する取り外し可能なアダプタ７４０を含むことができる。触媒反応器７００ｅは触媒反応器７００ｅを他の反応器、押出機などに接続するためのフランジ７５０を一端又は両端に含むことができる。
【０１６１】
図２４は電気加熱を使用するように構成された空の内部構造を有する触媒反応器７００ｆの側断面図である。幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ｆは熱電対／圧力トランスデューサ（図示せず）が取り付けられるように構成されており、そして関連ノッチ７３５を含む。
【０１６２】
幾つかの実施形態において、触媒反応器７００ｆは触媒を保持することができる取り外し可能なスクリーン７６０を含む。他の又は同一の実施形態において、触媒反応器７００ｆはスクリーン支持体用の切り欠きを有する取り外し可能なアダプタ７４０を含むことができる。触媒反応器７００ｆは、触媒反応器７００ｆを他の反応器、押出機などに接続するためのフランジ７５０を一端又は両端に含むことができる。
【０１６３】
図２５は、並列に配置された図１９に示したものと同様の群の触媒反応器７００の正面断面図である。図２５に示すような並列配置は全体の構成に対する最小限の変更で所望に応じて総生産速度をより容易に増減させることを可能にし、一度に複数の異なるレベルの解重合を起こさせることを可能にする。
【０１６４】
ハウジング８００により、触媒反応器７００を、電気よりもしばしば有効である熱油／溶融塩に浸すことが可能になる。熱油／溶融塩はチャンバ７８０内に保持される。幾つかの実施形態において、フランジ７７０は複数のハウジングを互いに接合することを可能にする。
【０１６５】
図２６は図２５の並列触媒反応器配置の側断面図であり、水平構成で示している。並列構成はより小さな圧力降下でより高い流速のユニットを構築することを可能にし、単一チューブ配置と比較して問題を引き起こす可能性がある。水平構成は、しばしば、操作／メンテナンスにより便利である。
【０１６６】
図２７は図２５の並列触媒反応器配置の側断面図であり、垂直構成で示している。垂直構成は、液体／気体製品の層別化を減らすことができ、そしてスタティックミキサの必要性を無くすことができる。
【０１６７】
図２８は、直列に接続されている図１９に示すものと同様の２つの反応器７００ａを有する垂直らせん状内部触媒反応器配置９００Ａの側断面図である。水平らせん状ミキサ予熱セクション８２０は１つの反応器７００ａに接続されている。らせん状ミキサは停滞及びホットスポットを回避することで、より良い混合を導くことができる。
【０１６８】
らせん状ミキサ冷却セグメント８３０は、４５度の傾斜で他の反応器７００ａに接続されているのが示されている。４５度の角度は冷却媒体と製品との間の十分な接触を可能にしながら、傾斜により、製品が重力により流れることを可能にする。
【０１６９】
示された実施形態において、垂直らせん内部触媒反応器配置９００Ａは熱流体／溶融塩混合物の使用を可能にするために幾つかのインレット／アウトレットを有するが、他の加温技術（例えば、限定するわけではないが、電気加熱など）を同様に使用することができる。
【０１７０】
図２９は、直列に接続されている図２１に示すものと同様の２つの反応器７００ｃを有する垂直環状触媒反応器配置９００Ｂの側断面図である。
【０１７１】
図３０は直列に接続されている図２３に示すものと同様の２つの空の反応器７００ｆを有する垂直触媒反応器配置９００Ｃの側断面図である。
【０１７２】
図３１は、図２０に示すものと同様の電気ヒータ８７０を使用するように構成された内部らせん状反応器７００ｂを有する水平反応器構成９１０の斜視図である。図３１において、内部らせん状反応器７００ｂの位置を視覚化するのを助けるために、反応器シェルは水平反応器構成９１０の一部から取り除かれている。
【０１７３】
本発明の特定の要素、実施形態及び用途を示しそして説明してきたが、特に本開示の範囲から逸脱することなく、特に上記の教示に照らして変更を加えることができるので、本発明はそれらに限定されないことを理解されたい。例えば、多数の実施形態は特許請求の範囲に記載の範囲内で構成要素の異なる組み合わせが可能であることを示しており、これらの説明された実施形態は、例示であり、そして同一又は同様の要素の他の組み合わせは実質的に同一の結果を実質的に同様に達成するように使用することができる。さらに、すべての請求項は、参照により好ましい実施形態の記載に取り込まれる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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