(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オレフィンおよび芳香族化合物をプラスチックフィードストックから製造する方法であって、
プラスチックフィードストックと前記のプラスチックフィードストックをオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つに転化するのに適した流動接触分解（ＦＣＣ）触媒およびＺＳＭ‐５ゼオライト触媒を含む触媒組成物とを反応器内に導入し、
前記の反応器は、前記のプラスチックフィードストックおよび前記の触媒組成物を導入するための少なくとも１つの入口を有し、前記の反応器から反応生成物を取り出すための少なくとも１つの出口を有し、
前記の少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口との間の長さＬを有する反応器流路に沿って、前記の出口が前記の少なくとも１つの入口から離間されている、
ことと、
前記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも１つの位置において、前記の少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で前記の反応器内の温度をモニタリングすることと、
前記の少なくとも１つの位置から得られた１つ以上のモニタリングされた温度に応じて、１つ以上のパラメータを加減することと、
前記のプラスチックフィードストックの少なくとも一部を、前記の反応器内においてオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つに転化させることと、
前記のオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つを含有する生成物ストリームを、前記の反応器の前記の少なくとも１つの出口から取り出すことと、
を含み、
前記触媒組成物のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量が、前記流動接触分解触媒と前記ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量のうち１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％を構成する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記の１つ以上のパラメータが、次の（ａ）から（ｄ）、
ａ）前記の少なくとも１つの入口に導入される前記の触媒組成物、
ｂ）前記の少なくとも１つの入口への前記の触媒組成物の流量、
ｃ）前記の少なくとも１つの入口へのプラスチックフィードストックの流量、
ｄ）前記の反応器への熱入力、
の１つ以上を加減することを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、
前記の温度をモニタリングすることが、
前記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも２つの位置において、前記の少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で前記の反応器内の温度をモニタリングし、
前記の少なくとも２つの位置が、前記の反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されている、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、
前記の温度をモニタリングすることが、
前記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも３つの位置において、前記の少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で前記の反応器内の温度をモニタリングし、
前記の少なくとも３つの位置が前記の反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されている、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法であって、
前記の温度をモニタリングすることが、前記の少なくとも１つの入口から０．３Ｌ超の温度モニタリング距離にある少なくとも１つの他の位置において、温度をモニタリングすることを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法であって、
前記の少なくとも１つの位置から得られた前記のモニタリングされた温度が加重され、
前記の加重された温度が所望の生成物の生成量に対して相関付けされて、前記の１つ以上のパラメータを加減するのに用いられる、
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
オレフィンおよび芳香族化合物をプラスチックフィードストックから製造する方法であって、
プラスチックフィードストックおよび触媒組成物を反応器内に導入し、
前記の触媒組成物は流動接触分解（ＦＣＣ）触媒およびＺＳＭ‐５ゼオライト触媒を含み、
ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量は前記のＦＣＣ触媒と前記のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量のうち１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲であり、
前記の反応器は、前記のプラスチックフィードストックおよび前記の触媒組成物を導入するための少なくとも１つの入口を有し、前記の反応器から反応生成物を取り出すための少なくとも１つの出口を有し、
前記の少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口との間の長さＬを有する反応器流路に沿って、前記の少なくとも１つの出口が前記の少なくとも１つの入口から離間されている、
ことと、
前記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも１つの位置において、前記の少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で前記の反応器内の温度をモニタリングすることと、
前記の少なくとも１つの位置から得られた１つ以上のモニタリングされた温度に応じて、次の（ａ）から（ｄ）、
ａ）前記の少なくとも１つの入口に導入される前記の触媒組成物、
ｂ）前記の少なくとも１つの入口への前記の触媒組成物の流量、
ｃ）前記の少なくとも１つの入口へのプラスチックフィードストックの流量、および
ｄ）前記の反応器への熱入力、
の１つ以上を加減することと、
前記のプラスチックフィードストックの少なくとも一部を、前記の反応器内においてオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つに転化させることと、
前記のオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つを含有する生成物ストリームを、前記の反応器の前記の少なくとも１つの出口から取り出すことと、
を含む方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、
前記の温度をモニタリングすることが、
前記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも２つの位置において、前記の少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で前記の反応器内の温度をモニタリングし、
前記の少なくとも２つの位置が、前記の反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されている、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の方法であって、
（ａ）から（ｄ）の１つ以上が加減されて、前記の少なくとも２つの位置の加重平均温度少なくとも５５０℃を維持することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法であって、
前記の温度をモニタリングすることが、
前記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも３つの位置において、前記の少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で前記の反応器内の温度をモニタリングし、
前記の少なくとも３つの位置が、前記の反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されている、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の方法であって、
前記の温度をモニタリングすることが、前記の少なくとも１つの入口から０．３Ｌ超の温度モニタリング距離にある少なくとも１つの他の位置において、前記の温度をモニタリングすることを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項に記載の方法であって、
前記のプラスチックフィードストックおよび触媒組成物が、前記の少なくとも１つの入口に別々のフィードとして導入されること、又は前記のプラスチックフィードストックおよび触媒組成物が、前記の少なくとも１つの入口に１つの混合物として導入されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか１項に記載の方法であって、
前記の触媒組成物のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量が、前記のＦＣＣ触媒と前記のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量のうち３０ｗｔ％〜４５ｗｔ％を構成することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分解によるオレフィンおよび芳香族へのプラスチックの転化に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃プラスチックは主に埋め立てに回されるか焼却処分されており、小部分がリサイクルに回されている。年来、増大した規制および税が埋め立てに課せられており、リサイクルまたはエネルギーリカバリー用に焼却処分されるポストコンシューマー廃棄物の割合は徐々に増大している。欧州プラスチック協会（Plastics Europe）の２００９年の統計は、約２４４０万トンの廃プラスチックが欧州内で発生したということを示している。このうち５４％が、リサイクル（２２．６％）またはエネルギーリカバリー（３１．３％）によって処理された。埋め立てに回されたプラスチックは約４６．１％であった。こうして、埋め立てによる廃プラスチックの処分はますます困難になりつつある。
【０００３】
廃プラスチックからナフサ、エチレン、プロピレン、および芳香族などの生成物への熱分解は、廃プラスチックのフィードストックリサイクルのカテゴリーに分類される。ナフサ価格は劇的に高騰しつつあるので、ナフサフィードを処理する水蒸気分解装置は、より安価なガス状の炭化水素系フィードを処理する水蒸気分解装置と比較して不利な位置づけにある。もしも水蒸気分解装置へのナフサフィードの一部がプラスチック転化プロセス（例えば熱分解）由来の同量の生成物によって代用されるならば、ナフサフィードを処理する水蒸気分解装置の経済面は改善するであろう。
【０００４】
連続式水蒸気分解装置プラントの運転において非常に大量の経済面に効果をもたらすためには、熱分解プロセスも連続式であることが必要である。今日、廃プラスチックをシングルステップで石油化学系物質に直接的に転化する大規模プラントは存在していない。世界的に見た従来の試みは、廃プラスチックからの液体燃料生成に集中している。それらのプラントは規模が小さいかまたは性質上モジュール的であった。かかる小規模プラントによって行われる反応はより長い滞留時間をかけて実施されるので、より大規模な連続式運転にはあまり適さないものになっている。いくつかの初期の試みも、廃プラスチックから水蒸気分解装置用のフィードストックを生成することに集中している。ただし、それらが奏功するためには水蒸気分解炉の利用可能性を必要とする。さらに、それらの生成した水蒸気分解装置フィードの分解炉による転化はメタンの大量の生成を通常もたらすことになり、これは望ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／２０３０４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって必要とされるのは、メタンの生成を最小化しオレフィンおよび芳香族の生成量を最大化する、プラスチックから直接的に石油化学系生成物（例えばオレフィンおよび芳香族）への転化のためのプロセスである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
オレフィンおよび芳香族化合物をプラスチックフィードストックから製造する方法であって、この方法は、プラスチックフィードストックとプラスチックフィードストックをオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つに転化するのに適した触媒組成物とを反応器内に導入すること、反応器がプラスチックフィードストックと触媒組成物とを導入するための少なくとも１つの入口を有し、反応生成物を反応器から取り出すための少なくとも１つの出口を有し、少なくとも１つの出口と少なくとも１つの入口との間の長さＬを有する反応器流路に沿って、出口が少なくとも１つの入口から離間されていることによって実施される。反応器内の温度は、上記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも１つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離でモニタリングされる。この少なくとも１つの位置から得られた１つ以上のモニタリングされた温度に応じて、１つ以上のパラメータが加減される。プラスチックフィードストックの少なくとも一部は、反応器内においてオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つに転化させられる。上記のオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つを含有する生成物ストリームが、反応器の少なくとも１つの出口から取り出される。
【０００８】
一部の実施形態では、１つ以上のパラメータは次の（ａ）から（ｄ）の１つ以上を加減することを含み得、ａ）は少なくとも１つの入口に導入される触媒組成物であり、ｂ）は少なくとも１つの入口への触媒組成物の流量であり、ｃ）は少なくとも１つの入口へのプラスチックフィードストックの流量であり、ｄ）は反応器への熱入力である。
【０００９】
一部の適用では、温度をモニタリングすることは、上記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも２つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で反応器内の温度をモニタリングし、その少なくとも２つの位置が反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されていることを含み得る。一部の例では、少なくとも２つの位置が縦方向に離間される。別の例では、少なくとも２つの位置が横方向に離間される。
【００１０】
一部の実施形態では、温度をモニタリングすることは、上記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも３つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で反応器内の温度をモニタリングし、その少なくとも３つの位置が反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されていることを含み得る。
【００１１】
温度のモニタリングは、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ超の温度モニタリング距離にある少なくとも１つの他の位置の温度をモニタリングすることを含み得る。さらなる変形形態では、温度モニタリング距離は少なくとも１つの入口から０．２Ｌ以下であり得る。別の変形形態では、温度モニタリング距離は少なくとも１つの入口から０．１Ｌ以下であり得る。
【００１２】
一部の例では、プラスチックフィードストックおよび触媒組成物は少なくとも１つの入口に別々のフィードとして導入され得る。別の例では、プラスチックフィードストックおよび触媒組成物は少なくとも１つの入口に１つの混合物として導入され得る。
【００１３】
一部の適用では、少なくとも１つの位置から得られたモニタリングされた温度が加重され、加重された温度が所望の生成物の生成量に対して相関付けされ、１つ以上のパラメータを加減するのに用いられる。
【００１４】
本発明の別の実施形態では、オレフィンおよび芳香族化合物をプラスチックフィードストックから製造する方法が、プラスチックフィードストックおよび触媒組成物を反応器内に導入することによって達成される。触媒組成物は流動接触分解（ＦＣＣ）触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒とからなり、ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量はＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量による１０ｗｔ％以上を構成する。反応器は、プラスチックフィードストックおよび触媒組成物を導入するための少なくとも１つの入口を有し、反応器から反応生成物を取り出すための少なくとも１つの出口を有し、少なくとも１つの出口と少なくとも１つの入口との間の長さＬを有する反応器流路に沿って、出口は少なくとも１つの入口から離間されている。反応器内の温度は、上記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも１つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離でモニタリングされる。この少なくとも１つの位置から得られた１つ以上のモニタリングされた温度に応じて、次の（ａ）から（ｄ）の１つ以上が加減され、ａ）は少なくとも１つの入口に導入される触媒組成物であり、ｂ）は少なくとも１つの入口への触媒組成物の流量であり、ｃ）は少なくとも１つの入口へのプラスチックフィードストックの流量であり、ｄ）は反応器への熱入力である。プラスチックフィードストックの少なくとも一部は、反応器内においてオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つに転化させる。このオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つを含有する生成物ストリームが、反応器の少なくとも１つの出口から取り出される。
【００１５】
一部の適用では、温度をモニタリングすることは、上記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも２つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で反応器内の温度をモニタリングすることを含み、その少なくとも２つの位置が反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されている。一部の実施形態では、（ａ）から（ｄ）の１つ以上が加減されて、少なくとも２つの位置の加重平均温度少なくとも５５０℃を維持する。または、（ａ）から（ｄ）の１つ以上が加減されて、少なくとも２つの位置の加重平均温度５７０℃〜６８０℃を維持する。
【００１６】
一部の変形形態では、少なくとも２つの位置は縦方向に離間されている。別の変形形態では、少なくとも２つの位置は横方向に離間されている。
【００１７】
温度をモニタリングすることは、上記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも３つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で反応器内の温度をモニタリングし、その少なくとも３つの位置が反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されていることも、一部の適用では含み得る。
【００１８】
さらなる変形形態では、温度をモニタリングすることは、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ超の温度モニタリング距離にある少なくとも１つの他の位置において、温度をモニタリングすることを含み得る。または、温度モニタリング距離は少なくとも１つの入口から０．２Ｌ以下であり得る。または、温度モニタリング距離は少なくとも１つの入口から０．１Ｌ以下であり得る。
【００１９】
一部の例では、プラスチックフィードストックおよび触媒組成物は少なくとも１つの入口に別々のフィードとして導入され得る。別の例では、プラスチックフィードストックおよび触媒組成物は少なくとも１つの入口に１つの混合物として導入され得る。
【００２０】
一部の実施形態では、触媒組成物のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量はＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量の３０ｗｔ％〜４５ｗｔ％を構成し得る。
【００２１】
一部の適用では、少なくとも１つの位置から得られたモニタリングされた温度が加重され、加重された温度は所望の生成物の生成量に対して相関付けされ、１つ以上のパラメータを加減するのに用いられる。
【００２２】
本発明のより徹底した理解のために、ここで添付の図面と併せて以下の詳細な説明を記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】触媒的プラスチック熱分解装置反応器の制御系を示す設計図であり、反応器底の近くにおいて短い温度モニタリング距離でモニタリングされた加重平均の縦方向および横方向の温度を用いる。
【図２】触媒的プラスチック熱分解装置反応器の制御系を示す設計図であり、反応器底の近くにおいて短い温度モニタリング距離でモニタリングされた最低の縦方向および横方向の温度を用いる。
【図３】触媒的プラスチック熱分解装置反応器の制御系を示す設計図であり、反応器の長さに沿って複数の距離でモニタリングされた加重平均の縦方向および横方向の温度を用いる。
【図４】プラスチックの熱分解転化反応による経時的な放出された分解ガス生成物の％のプロットを示すグラフである。
【図５】反応開始時の別々の反応器設定温度の、プラスチックの熱分解転化反応の過程における反応器床温度の様子のプロットを示すグラフである。
【図６】別々の触媒組成物の、プラスチックの熱分解転化反応の過程における反応器床温度の様子のプロットを示すグラフである。
【図７】プラスチックの熱分解転化反応において、最低の反応器床温度の関数としての全軽質ガスオレフィン生成量のプロットを示すグラフである。
【図８】プラスチックの熱分解転化反応において、１分の平均反応器床温度の関数としての全軽質ガスオレフィン生成量のプロットを示すグラフである。
【図９】プラスチックの熱分解転化反応において、１０分の平均反応器床温度の関数としての全軽質ガスオレフィン生成量のプロットを示すグラフである。
【図１０】一定の触媒組成物を用いるプラスチックの熱分解転化反応において、１分の平均反応器床温度の関数としての軽質ガスオレフィン生成量のプロットを示すグラフである。
【図１１】一定の触媒組成物を用いるプラスチックの熱分解転化反応において、１分の平均反応器床温度の関数としてのメタンおよびエチレンの生成量のプロットを示すグラフである。
【図１２】一定の触媒組成物を用いるプラスチックの熱分解転化反応において、１分の平均反応器床温度の関数としての重質液体生成物の生成量のプロットを示すグラフである。
【図１３】一定の触媒組成物を用いるプラスチックの熱分解転化反応において、１分の平均反応器床温度の関数としての個々の軽質ガスオレフィンの生成量のプロットを示すグラフである。
【図１４】一定の触媒組成物を用いるプラスチックの熱分解転化反応において、１分の平均反応器床温度の関数としての全芳香族生成物のプロットを示すグラフである。
【図１５】プラスチックの熱分解転化反応において、１分の平均反応器床温度の関数としてのコークス生成量のプロットを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明では、プラスチックが熱分解によって転化されて、モノマー、高生成量の軽質ガスオレフィン（例えば、エチレン、プロピレン、およびブテン）および芳香族、低生成量のメタンとなる。転化は短い滞留時間で（秒単位で）達成され得るので、大規模な商業用運転にとって理想的に好適である。
【００２５】
このプロセスは、熱分解によってプラスチックフィードストックをオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つに転化するのに適した触媒組成物を用いる。それらは、かかるプロセスに用いられる従来の触媒を含み得る。従来の触媒組成物の限定しない例は、米国特許第４，６６４，７８０号、４，９７０，１８３号、５，１７３，４６３号、５，３４８，６４３号、６，６１３，７１０号、および６，６９６，３７８号に記載のものであり、これらのそれぞれはその全体が参照によって本明細書に援用される。それらはＦＣＣ触媒、残渣油ＦＣＣ触媒、アルミナ／シリカ触媒、メソ多孔性材料、および種々のゼオライトを含み得る。
【００２６】
別の実施形態では、触媒組成物は、２０１３年２月１３日出願の同時係属の米国仮特許出願第１３／７６４８８６号に記載され、代理人整理番号１２Ｔ＆Ｉ００１９によってさらに特定される新規触媒系を含み得る。これは、あらゆる目的のためにその全体が参照によって本明細書ではここに援用される。そこに記載の触媒組成物は、流動接触分解（ＦＣＣ）触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒添加剤とからなり、それらは互いに組み合わせて１つの触媒組成物として用いられてプラスチックフィードの熱分解転化を容易にする。
【００２７】
ＦＣＣ触媒は石油系フィードの分解に有用なものである。かかる石油系フィードは、原油の常圧および減圧蒸留装置から得られる減圧軽油（３５０〜５５０℃の沸騰範囲）、常圧軽油およびディーゼル（２２０〜３７０℃の沸騰範囲）、ナフサ（＜３５℃〜２２０℃の沸騰範囲）、もしくは残油（＞５５０℃の範囲で沸騰）、または製油所のあらゆる２次プロセス（水素化処理、水素化分解、コーキング、ビスブレーキング、溶剤脱れき、流動接触分解、ナフサ改質など、またはそれらの変形形態を含む）から生ずる種々のかかるストリームを含み得る。ＦＣＣ触媒は大細孔モレキュラーシーブまたはゼオライトから通常はなる。大細孔ゼオライトは、平均細孔径７Å以上、より典型的には７Å〜約１０Åを有するものである。ＦＣＣ触媒用の好適な大細孔ゼオライトは、Ｘ型およびＹ型ゼオライト、モルデナイトおよびフォージャサイト、ナノ結晶ゼオライト、ＭＣＭメソ多孔性材料（ＭＣＭ‐４１、ＭＣＭ‐４８、ＭＣＭ‐５０、および他のメソ多孔性材料）、ＳＢＡ‐１５、ならびにシリコアルミノリン酸塩、ガロリン酸塩、チタノリン酸塩を含み得る。特に有用なのはＹ型ゼオライトである。
【００２８】
ＦＣＣ触媒に用いられるＹ型ゼオライトでは、シリカおよびアルミナの四面体は酸素結合によって繋がっている。熱および水熱安定性を付与するためには、Ｙ型ゼオライトは一部のフレームワークアルミナを除去するための処理を受け得る（それらの方法の１つは高温におけるスチーム処理である）。通常、Ｙ型ゼオライトはＳｉ／Ａｌ比約２．５：１を有する。脱アルミニウム化Ｙ型ゼオライトはＳｉ／Ａｌ比４：１以上を通常は有する。より高いフレームワークＳｉ／Ａｌ比を有する脱アルミニウム化Ｙ型ゼオライトは、より強力な酸点（孤立した酸点）を有し、熱的および水熱的により安定であり、したがって超安定化Ｙ型ゼオライト（ＵＳＹ型ゼオライト）と呼ばれる。触媒が７００℃という温度およびさらには触媒再生装置内の水分に遭遇する流動接触分解などの装置では、触媒活性がより長時間に渡って維持されるために熱および水熱安定性が重要である。したがってかかる種類の運転では、ＵＳＹ型ゼオライトが好ましいＦＣＣ触媒であり得る。
【００２９】
超安定化ゼオライトは希土類交換もされ得る。希土類含量は０％超であり得、ゼオライトの１０ｗｔ％ほどもあり得、ゼオライトの０．１〜３ｗｔ％が通常である。ただし、希土類含量が高いほど、パラフィンを生ずる水素移動反応を好むことによって生成物のより多くのオレフィン性が失われる。ゼオライトＹ型中の希土類のある程度の量は、ゼオライトに安定性を付与するので有用であり得る。希土類材料はセリウム、ランタン、および他の希土類物質を含み得る。
【００３０】
当然のことながら、要約および詳細な説明において有用である、好適であるなどとして列挙または記載された任意の濃度または量の範囲に関して、その範囲内のあらゆる濃度または量を含む（端点も含む）ということが意図されており、具体的に述べられたものとして見なされる。例えば「１〜１０の範囲」は、約１〜約１０の連続体のどこかのそれぞれおよび全ての可能な数を意味するものとして理解されるべきである。したがって、たとえその範囲内の特定のデータ点が明確に記載されているまたはさらにはその範囲内のデータ点が明確に記載されていない（または特定のいくつかのみを挙げている）としても、当然のことながら、本発明者の認識および理解するところでは、その範囲内の任意および全てのデータ点は記載されたものと見なされ、本発明者は範囲全体とその範囲内のあらゆる点とを留保する。
【００３１】
ＦＣＣ触媒は、通常は、活性なマトリックス中に包埋された上記のゼオライトである。マトリックスは、活性材料、例えば非晶質または結晶質であり得る活性アルミナ材料、結合材、例えばアルミナまたはシリカ、および不活性な充填材、例えばカオリンからなり得る。ＦＣＣ触媒のマトリックス中に包埋されたゼオライト成分は、ＦＣＣ触媒の１０〜９０ｗｔ％を構成し得る。活性なマトリックス材料中に包埋されたゼオライト材料を有するＦＣＣ触媒は、噴霧乾燥によってミクロスフェアに成形され得る。それらの触媒は硬質であって非常に良好な耐摩耗性を有し、粒子間および粒子‐壁間衝突（これは触媒が流動化されているときに通常起こる）に耐える。ＦＣＣ触媒の粒径分布は０超〜１５０ミクロンの範囲であり得る。一部の実施形態では、粒径分布のうち９０〜９５％が０超〜１１０ミクロンまたは１２０ミクロンの範囲内であり得、粒子の５〜１０％は１１０ミクロン超の粒径を有する。粒径分布の結果として、ＦＣＣ触媒の平均またはメディアン粒径は通常は７０〜７５ミクロンである。一部の例では、ＦＣＣ触媒のより微細な粒子がより大きい粒子と一緒に用いられて、良好な流動化をもたらし得る。一部の実施形態では、例えばＦＣＣ触媒の１５％以下が粒径４０ミクロン以下を有し得る。良好な流動化が、微細および粗大粒子の混合物中における微粉の存在によって付与される。微細粒子の減少は非流動化をもたらす。
【００３２】
ＦＣＣ触媒は、特定の物理的、化学的、表面特性、および触媒活性に基づいてさらにキャラクタリゼーションされ得る。フレッシュなＦＣＣ触媒は非常に大きい表面積（通常は３００〜４００ｍ２／ｇ以上）および高い活性を有する。フレッシュなＦＣＣ触媒の高い活性の結果として、フレッシュなＦＣＣ触媒による石油系フィードの分解は、多い生成量のコークス（例えば８〜１０ｗｔ％）および軽質ガスを通常はもたらす。この非常に多い生成量のコークスは反応の熱収支に影響し得る。なぜなら、コークス生成によって生ずる全ての熱が分解に必要とされるわけではないこともあり得るからである。したがって反応器‐再生装置系からの熱除去が必要となり得る。このことは、フィードが有効利用されないということを意味している。もしも分解プロセスの熱要求量を支えるのに必要なちょうど十分なコークスが作られて、さもなければ過剰なコークス生成をもたらす残部が有用な生成物を生成するために用いられるならば、より経済的に有益であろう。さらに、フレッシュなＦＣＣ触媒から得られる軽質ガス（メタン、エタン）の多い生成量は望ましくなく、プラントの湿潤ガス凝縮器の技術的制約またはＦＣＣコンプレックスの限界を上回ってしまい得る。メタンの多い生成量は望ましくなく、これは化学物質を生成することに関するその限られた有用性が理由である（ただし、シンガス‐メタノール‐オレフィン経路によってメタンから高級炭化水素を生成することは可能ではある）。一方、エタンは有益な化学物質のエチレンを作るために用いられ得る。しかしながら多くの場合には、より多いエタン生成量はより多いメタン生成量を伴ってしまう。
【００３３】
これらの課題を克服するために、ＦＣＣ分解装置は一定の活性または転化を維持することによって通常は運転される。これは、部分失活した触媒の循環するインベントリを得、次に中古のまたはフレッシュでない触媒の小部分を周期的にパージし、フレッシュなＦＣＣ触媒によってメークアップすることによってなされる。中古のまたはフレッシュでない触媒の使用は、高レベルのメタンおよびコークスを生成せずに触媒活性を一定レベルに維持するのに役立つ。プラントの触媒の循環するインベントリは、プラントの運転条件下において部分失活または平衡化している。周期的にパージされるこの触媒の部分は使用済み触媒である。したがって触媒活性に関しては、メークアップのフレッシュな触媒が添加される前のＦＣＣ装置内の循環する触媒インベントリの同じ活性を通常は有する。この触媒メークアップおよびパージは、運転中のＦＣＣ装置によって定期的に通常はなされる。循環する触媒インベントリは、フレッシュな触媒の表面積の大体５０％以下と、フレッシュな触媒のものよりも大体１０転化単位だけ低い活性または転化とを有する。換言すると、もしもフレッシュな触媒が減圧軽油範囲の原料の８０ｗｔ％から乾燥ガス（Ｈ２〜Ｃ２）、ＬＰＧ（Ｃ３〜Ｃ４）、ガソリン（３５〜２２０℃で沸騰する炭化水素）、およびコークスへの転化をもたらすとするならば、循環する部分失活した触媒インベントリは７０ｗｔ％の転化をもたらし得ることになる。メークアップによって循環式装置に添加されたＦＣＣのフレッシュな触媒粒子は、パージされる前に装置内において数日を通常は費やす（エージングする）。すなわち、毎日のメークアップが触媒インベントリに対して行われるという事実ゆえに、循環する触媒インベントリは種々のエージングの触媒粒子を通常は有する。すなわち、インベントリ中の触媒粒子のエージング分布が存在している。粒子の触媒活性はＦＣＣ装置によるその失活に比例し、失活は翻って触媒のエージングに比例する。下記の次の表１は代表的な特性をフレッシュなおよび使用済みＦＣＣ触媒について挙げている。
【表１】
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【００３４】
ＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒とを含む触媒組成物を使用する本発明の実施形態では、組成物はフレッシュなＦＣＣ触媒、フレッシュでないＦＣＣ触媒、または両方の混合物からなり得る。これは、上記のように流動接触分解プロセスから取り出される使用済みＦＣＣ触媒を含み得る。使用済みＦＣＣ触媒は通常は流動接触分解プロセスから出る廃棄物であるので、プラスチックから有用な生成物への転化へのその利用は特に有利である。これは、そのより低コストおよび入手可能性ゆえであり、より多くのコークスおよびメタンを生成しないその好ましい活性ゆえである。使用済みＦＣＣ触媒は本質的に「中古の」または「フレッシュでない」ＦＣＣ触媒であり、流動接触分解プロセスに用いられて、上記のようにフレッシュな触媒との交換のために取り出されたものである。本明細書で用いられる場合、ＦＣＣ触媒に関する表現「フレッシュでない」は、上記のようにある程度の量（すなわち０％超）のコークス析出を有する任意のＦＣＣ触媒を包含することが意図されている。フレッシュなＦＣＣ触媒はコークス析出を有さないと考えられる。一部の実施形態では、フレッシュでないＦＣＣ触媒表面のコークス析出は触媒の０．０１ｗｔ％、０．０５ｗｔ％、０．１ｗｔ％、０．２ｗｔ％、０．３ｗｔ％、０．４ｗｔ％、またはそれ以上であり得る。通常は、フレッシュでないＦＣＣ触媒のコークス析出は触媒の０超〜０．５ｗｔ％の範囲となる。使用済みＦＣＣ触媒は、触媒のコーキングの種々の程度を有するフレッシュでない触媒粒子を有し得、これは分解プロセスに使用する触媒のエージング差が原因である。フレッシュでないＦＣＣ触媒はフレッシュなＦＣＣ触媒と比較して減少した表面積も有し、これはＦＣＣ装置内における触媒の水熱による失活が原因である。フレッシュでない触媒の通常の表面積は１００ｍ２／ｇ〜２００ｍ２／ｇの範囲であり得る。さらに、一部の実施形態では、ＦＣＣ触媒はフレッシュでないまたは使用済みＦＣＣ触媒とフレッシュなＦＣＣ触媒との組み合わせを含み得、熱分解転化反応に用いられ得る。
【００３５】
ＦＣＣ触媒と組み合わせて用いられるＺＳＭ‐５ゼオライト触媒添加剤はモレキュラーシーブであり、１０員酸素環による交差した２次元細孔構造を含有する多孔性材料である。かかる１０員酸素環細孔構造を有するゼオライト材料は、多くの場合に中細孔ゼオライトに分類される。かかる中細孔ゼオライトは、５．０Å〜７．０Åの範囲の細孔径を通常は有する。ＺＳＭ‐５ゼオライトは、細孔径約５．１〜約５．６Åを有する中細孔ゼオライトである。ＺＳＭ‐５ゼオライトおよびそれらの調製は米国特許第３，７０２，８８６号に記載されており、本明細書には参照によって援用される。ＺＳＭ‐５ゼオライトは金属添加物無しであり得る。
【００３６】
ＺＳＭ‐５ゼオライトも活性なマトリックス中に通常は包埋され、このマトリックスは上述のようにＦＣＣ触媒のゼオライトに用いられるものに同じか、または類似しており得る。マトリックスは、活性材料、例えば活性アルミナ材料、結合材、例えばアルミナまたはシリカ、および不活性充填材、例えばカオリンからなり得る。
【００３７】
ＺＳＭ‐５触媒のマトリックス中に包埋されたゼオライト成分は、ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒のうち５〜９０ｗｔ％、より典型的にはＺＳＭ‐５ゼオライト触媒のうち１０〜８０ｗｔ％、さらにより典型的にはＺＳＭ‐５ゼオライト触媒のうち１０〜５０ｗｔ％を構成し得る。活性マトリックス材料中に包埋されたＺＳＭ‐５ゼオライト材料を有するＺＳＭ‐５ゼオライト触媒は、噴霧乾燥によってミクロスフェアに成形され得る。ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の粒径分布は０超〜１５０ミクロンの範囲であり得る。一部の実施形態では、粒径分布のうち９０〜９５％が０超〜１１０ミクロンまたは１２０ミクロンの範囲内にあり得る。ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の平均またはメディアン粒径は通常は７０〜７５ミクロンである。一部の例では、ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒のより微細な粒子がより大きい粒子と一緒に用いられて、良好な流動化をもたらし得る。一部の実施形態では、ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒のうち例えば１５％以下が４０ミクロン以下の粒径を有し得る。
【００３８】
一部の実施形態では、ＦＣＣ触媒のゼオライト材料（例えばＸ型ゼオライトまたはＹ型ゼオライト）とＺＳＭ‐５ゼオライトとが同じマトリックス材料単位中に包埋および成形されて、ＦＣＣ触媒およびＺＳＭ‐５触媒材料を両方含有する触媒粒子が形成され得る。それらの粒子は、別々のＦＣＣ触媒およびＺＳＭ‐５ゼオライト触媒について以前に記載されたものと同じサイズおよび構成であり得る。ＦＣＣおよびＺＳＭ‐５ゼオライト成分を１つのマトリックスまたは粒子中に組み合わせることの利点の１つは、より高活性をもたらすということであり、これは個々の触媒中の不活性な希釈物質を最小化することによって得られる。
【００３９】
プラスチック熱分解への使用のために選択される触媒は、粒径分布および耐摩耗性の点でＦＣＣ触媒と同様の特性を有し得る。なぜなら、これらのパラメータは実際の流動床環境において触媒処方の健全度に大きく影響し得るからである。非常に微細な粒子は、生成物ガスに巻き込まれることが原因で大きい損失に至り得る。一方、より大きい触媒粒径は適切に流動化しない傾向があり、不均一な活性をもたらす。しかしながら、一部の実施形態では、ＦＣＣ触媒およびＺＳＭ‐５ゼオライトの純粋な形態が、マトリックス材料もより小粒径も無しに、触媒が損失する可能性がより少ない系（例えばロータリーキルンおよびスラリー反応器）に用いられ得る。
【００４０】
本プロセスでは、触媒系を用いるプラスチックの熱分解が、軽質ガスオレフィンおよび芳香族の有益なモノマー、例えばベンゼン、トルエン、およびキシレンを製造する。プロセスの生成量は、触媒系とプロセス運転条件との何らかの組み合わせを用いて、オレフィンおよび芳香族の所望の生成量に調整可能である。上記のようなＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒添加剤との組み合わせによって、ＦＣＣ触媒のみを用いることと比較してオレフィンおよび芳香族のより多い生成量が得られるということが発見された。具体的には、ＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量のうち１０ｗｔ％以上のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒を含有する触媒系は、オレフィンおよび芳香族の増大した生成量をもたらす。本明細書で用いられる場合、ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒およびＦＣＣ触媒のｗｔ％は、明示的に別段の定めがない限り触媒の総重量（マトリックス材料も含む）を基準とする。マトリックス材料が反応に用いられない場合には、ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒およびＦＣＣ触媒のｗｔ％はゼオライトのみのｗｔ％である。
【００４１】
一部の実施形態では、触媒組成物のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量は、ＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量のうち１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％を構成する。例えば、触媒組成物のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量は、ＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量のうち１０ｗｔ％、１５ｗｔ％、２０ｗｔ％、２５ｗｔ％、３０ｗｔ％、または３５ｗｔ％〜４０ｗｔ％、４５ｗｔ％、または５０ｗｔ％を構成する。さらに別の実施形態では、触媒組成物のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量はＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量のうち３０ｗｔ％〜４５ｗｔ％を構成する。さらなる実施形態では、触媒組成物のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量はＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量のうち３５ｗｔ％〜４０ｗｔ％を構成する。一部の例では、ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒がＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量のうち約３７．５ｗｔ％の量で用いられたときに、オレフィンおよび芳香族の最大の生成量が生成するということが見いだされた。
【００４２】
転化反応に用いられるプラスチックフィードは、有機ポリマーから作られるものなどのあらゆるプラスチック材料を本質的に含み得る。限定しない例は、ポリオレフィン、例えばポリエチレン、ポリプロピレンなど、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル、天然および合成ゴム、タイヤ、充填ポリマー、複合材料およびプラスチックアロイ、溶剤中に溶解したプラスチックなどを含む。軽質ガスオレフィンの生成が望まれるときには、ポリオレフィンのプラスチックフィード、または主にポリオレフィンであるかポリオレフィンのかなりの量を含有するプラスチックフィードが、好ましくあり得る。種々のプラスチック材料の混合物も限定なしに用いられ得る。
【００４３】
プラスチックフィードは種々の形状で提供され得る。より小規模な運転では、プラスチックフィードは粉末の形状であり得る。より大規模な運転では、プラスチックフィードはペレット、例えば粒径１〜５ｍｍを有するものの形状であり得る。
【００４４】
触媒およびプラスチックフィードは、反応器内への導入に先立って一つに混合され得るか、または別々に導入され得る。プラスチックフィードに対する用いられる触媒の量または比は様々であり得、用いられる具体的な系およびプロセス条件次第であり得る。プラスチックは非常に低いまたは非常に高い触媒対フィード（Ｃ／Ｆ）比を用いて転化され得る。低いＣ／Ｆ比の場合にはより長い接触時間が必要とされ得る一方で、高いＣ／Ｆ比ではより短い接触時間が必要とされ得る。試験にはＣ／Ｆ比４〜１２が用いられ、Ｃ／Ｆ比６〜９が最も多くの場合に用いられた。循環式流動床ライザーまたはダウナーが用いられ得る大規模な工業プロセスでは、Ｃ／Ｆ比は反応器の熱収支または他のパラメータによって決定され得る。
【００４５】
種々の反応器が転化プロセスに用いられ得る。大規模な運転では、循環式流動床ライザーまたはダウナー反応器が用いられ得る。触媒がｉｎ‐ｓｉｔｕでバブリングされてフィードが気泡流動床に添加されるバブリング床反応器も用いられ得る。スラリー型反応器およびロータリーキルン型反応器も一部の適用では用いられ得る。
【００４６】
ＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒とからなる触媒組成物およびプラスチックフィードが、上記のように反応器（例えば流動床反応器）内に導入される（混合または別々に添加される）。反応器はある反応器温度において運転され、反応器の全体または一部は５５０℃以上の温度である。一部の実施形態では、反応器はある反応器温度において運転され、反応器の全体または一部が５７０℃以上の温度である。一部の実施形態では、反応器は反応器温度において運転され、反応器の全体または一部は５５０℃〜７３０℃、より具体的には５７０℃〜６８０℃、６９０℃、または７００℃の温度である。反応器の圧力は常圧〜５０ｂａｒ（ｇ）（５ＭＰａ）、より典型的には常圧〜３ｂａｒ（ｇ）（０．３ＭＰａ）の範囲であり得る。窒素、乾燥ガス（Ｈ２〜Ｃ２）、スチーム、または他の不活性ガスもしくはガス混合物が、触媒およびフィードが巻き込まれるキャリアガスとして用いられ得る。種々の流動化ガス流量が種々の方式、例えばバブリング流動床方式、循環式流動床方式、スラリー槽反応器方式で用いられ得る。他の反応器構成および方式も用いられ得る。一部の実施形態では循環式流動方式が用いられ得る。なぜなら、コークスの管理、より良好な伝熱、およびフィードと触媒との接触に関して利点を提供するからである。触媒／フィード比（Ｃ／Ｆ）は低くは２から高くは３０までの範囲であり得、より典型的には４〜１２の範囲である。
【００４７】
プラスチック熱分解のプロセスの収量は、触媒とプロセス運転条件との何らかの組み合わせを用いることによって、オレフィンおよび／または芳香族の所望の生成量に調整可能である。これは、選ばれた位置の反応器温度を測定する温度センサまたは熱電対を用いることによって達成され得る。それらの選ばれた位置は、触媒組成物および／もしくはプラスチックフィードが連続流通式反応器内に導入される入口もしくはその付近のエリアであり得、または回分式反応器内においてプラスチックフィードと触媒組成物との完全なもしくは最高の混合を有する触媒床中のエリアもしくはその付近であり得る。かかる位置はプロセス中に最大の温度変化が起こる場所であり、これは反応器内の転化の大部分が起こる場所である。
【００４８】
これらのゾーンの温度変化は、フィードおよび触媒が反応器に仕込まれる際に大きくなる。温度変化の大部分は、回分式反応器の場合には、反応器への触媒およびフィードの添加に続く最初の１分間に起こる。連続流通式反応器では、大部分の温度変化は、触媒組成物および／またはプラスチックフィードが反応器内に導入される入口またはその下流において起こる。回分式反応器の場合には、この１分間のうちにまたは連続流通式反応器内のフィードおよび／もしくは触媒組成物の入口から数メートル以内で、低温のフィードの導入および分解の吸熱的性質を原因とする急速な温度の下降があり得る。
【００４９】
連続流通式反応器が断熱的に運転している場合には、反応器内の温度の連続的な下降が入口点の下流においてある。ただし、連続流通式反応器の残りと比較して温度の下降が急な反応ゾーンが存在する。この急な温度変化ゾーンには最低温度も存在している。等温連続式反応器（外部加熱式）の場合には、プラスチックフィードおよび／または触媒組成物の入口付近における温度の下降と、下流における温度回復とが存在する。この減少した温度は反応開始時点のフィードおよび触媒の仕込みに起因し、「最低触媒床温度」、「最低反応器床温度」、または類似の表現で呼ばれ得る。連続流通式反応器では、この最低温度は、フィードおよび／または触媒組成物の入口の下流の短距離内（例えば数メートル以内）において到達される。
【００５０】
回分式反応器では、最低反応器床温度は、フィードの仕込み後１０〜１５秒以内に通常は到達される。回分式反応器では、反応器は反応開始前に設定温度まで通常は予備加熱される。ただし、フィードおよび触媒が仕込まれるときには、同時に起こるいくつかのことが存在する。それらは、反応器温度へのフィードの予備加熱、フィードおよび生成物の固体から液体または液体からガスへの相変化、分解反応（これは吸熱的である）のための反応熱、反応器温度への触媒の加熱、触媒中に存在し得る水の損失の潜熱などを含む。これらの変化の全ては、回分式反応器と反応器を加熱するために用いられる炉を用いることとに当たっては、説明されて対応される必要がある。たとえ反応器が炉によって加熱され、これは温度制御によって制御されているとしても、前もって設定された床温度を回復するための制御操作が効き始めるまでにはある有限の時間が存在する。したがってこれはフィードおよび触媒が回分式装置に仕込まれる際の温度の観察された下降に寄与する。
【００５１】
ある時間間隔の平均触媒床温度は、回分式反応の制御目的に有用であり得、後述されるように、連続流通式反応器内の配置された別々のモニタリング位置においてモニタリングされた温度に対して相関付けされ得る。この「時間間隔の平均触媒床温度」は、例えば１分の平均床温度、５分の平均床温度、１０分の平均床温度などであり得る。時間間隔の平均床温度は次の式（１）によって定められる。
ＴＩ＝１／Ｎ×（Ｔ１＋．．．＋ＴＮ‐３＋ＴＮ‐２＋ＴＮ‐１＋ＴＮ）    （１）
式中、ＴＩは時間間隔Ｉに渡る時間間隔の平均床温度であり、Ｎ＝選ばれた時間間隔Ｉに渡ってなされた温度測定回数である。一例として、１分の平均床温度（Ｉ＝１ｍｉｎ）は、０秒、１０秒、２０秒、４０秒、および１分の時点において測定記録される５種類の温度（すなわちＮ＝５）を有し得る。当然のことながら、抽出時点において記録された温度の単なる算術平均の代わりに加重平均を用いてもよく、その場合には測定された別々の温度に別々の加重が与えられる。
【００５２】
温度変化の大部分は回分式反応において触媒およびフィードの添加に続く最初の１分間に起こるので、Ｉが２分以下である短い時間間隔の最低の反応器床温度とその時間間隔の平均床温度とは、制御システムに特に有用であり得る。例えば、最低の反応器床温度および１分の平均床温度はオレフィン生成量をなぞるということが示されており、これは翻って連続式の流通式または定常プロセスに対して相関付けおよび適用され得る。より長い時間間隔に渡って測定された回分式反応の時間間隔の平均触媒床温度も、一部の適用において有用であり得る。それらは、２分超、例えば３分、４分、５分、１０分、１５分などの長い時間間隔を含み得る。多くの場合には、長い時間間隔は２分〜１５分であろう。
【００５３】
連続式の定常流通式プロセス、例えば管状流通式反応器（管状流通式反応器の「定常」とは、濃度および条件が空間変数に伴って変動するが、空間の各位置では経時的に変動しないということを意味する）では、フィード導入点およびそのすぐ下流において測定される温度は、回分式プロセスの短い時間間隔の平均反応床温度と同様であり、したがってその代わりに用いられ得る。これは、非定常管状回分式反応器の床温度の時間微分（変化）が連続式の定常流通式反応器内の温度の空間微分（変化）と相似的に取り扱われ得るからである。連続式撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）の場合には、反応器への流れまたは反応の程度が同じである限り、反応器内のあらゆる点において温度および組成は同一である。したがってＣＳＴＲの場合には、平均温度は反応器内で測定された温度を意味することになる。
【００５４】
連続流通式反応器内のフィード導入点またはそのすぐ下流において測定された温度は、次に、反応（したがって生成する生成物）に影響し得る変数を制御するための制御システムによって用いられ得る。それらの変数は、ａ）反応器内に導入される触媒組成物、ｂ）反応器内への触媒組成物の流量、ｃ）反応器内へのプラスチックフィードストックの流量、および／またはｄ）反応器を加熱するために用いられる熱入力（特に、等温または好ましい加熱特性の運転が望まれる場合）を含み得る。例えば、再生装置から生ずる再生された高温の触媒の流れが変えられて、所望の反応器温度を達成することができ、これは結果として触媒の過酷度を変化させる。モニタリングされた温度に応じてそれらの変数が制御され、オレフィン生成量を最適化し且つ望ましくない生成物（例えば、３７０℃超で沸騰する液体生成物の重質分）の生成を最小化し得る。
【００５５】
連続流通式反応器では、反応器はプラスチックフィードストックおよび触媒組成物を導入するための１つ以上の入口を通常は有する。反応器は反応器から反応生成物を取り出すための少なくとも１つの出口をさらに有し、これは反応器流路全体（実質的に直線または非直線であり得る）に沿って１つ以上の入口から離間されている。反応器の流路は、表示「Ｌ」によって表され得る長さを１つ以上の入口と出口との間に有する。一部の例では、測定Ｌが始まる入口は、例えばプラスチックフィードおよび触媒が別々の入口から別々に導入される場合には、プラスチックフィードと触媒とが反応器内に導入された後に互いに接触する位置に等しくあり得る。したがって、これは実際の入口ノズルそのものの位置（プラスチックフィードと触媒とはかかる位置において互いに実際に接触することがない）ではないかもしれない。かかる位置は任意の具体的な入口よりも上または下であり得る。直線的な構成を有する大部分の反応器では、長さＬは通常は反応器の長さであり、入口と出口との間において測定される。回分式反応器も類似の構成を有し得、長さＬは、本発明の温度モニタリングに用いられる場合には回分式反応および反応器にも適用を有する。反応器流路の長さＬは、複数の入口および出口が存在している場合には、明示的に別段の定めがない限り、通常は互いに最も近い入口と出口との間における測定である。かかる別の場合には、長さＬは、任意の入口と出口（例えば最も遠い入口および出口）との間において測定され得、または複数の入口および／もしくは複数の出口の間に位置する中間位置同士の距離であり得る。
【００５６】
一部の例では、反応器は複数のフィードおよび／または触媒の入口を有し、それらが反応器内の複数の局所ゾーンを形成し得る。各局所ゾーンはそれ自体の局所制御システムを有し得、長さＬは特定のゾーンの入口と反応器の出口との間の長さである。
【００５７】
連続流通式反応器の反応器内において最大のまたは最も急速な温度変化が起こる場所の温度のモニタリングを容易にするために、短い温度モニタリング距離で、プラスチックおよび触媒フィードが導入される入口に近い１つ以上の位置において、適切なセンサを用いて温度測定がなされる。本明細書で用いられる場合、表現「短い温度モニタリング距離」または類似の表現は、触媒およびプラスチックフィードが導入される１つ以上の入口から０．３Ｌ以下の距離として解釈されることを意図されている。一部の実施形態では、短い温度モニタリング距離は入口から０．２Ｌ以下の距離であり得る。別の実施形態では、短い温度モニタリング距離は入口から０．１Ｌ以下またはさらには入口から０．０５Ｌ以下であり得る。例えば、短い温度モニタリング距離は、入口から０．３Ｌ、０．２Ｌ、０．１Ｌ、０．０５Ｌ、０．０１Ｌ、０．００５Ｌ、０．００１Ｌ、またはそれ未満であり得る。
【００５８】
一例として、１８メートルの長さの流路（すなわちＬ＝１８メートル）を画定する高さまたは長さを有する反応器（例えば流動床ライザーまたはダウナー反応器）では、短い温度モニタリング距離の基準として０．３Ｌ以下を用い、反応器の入口から反応器流路に沿って０メートル〜５．４メートル（すなわち０．３×１８メートル）メートルに温度センサが配置され得る。
【００５９】
一部の実施形態では、温度測定は複数の位置、例えば３、４、５、６、７、８、９、または１０箇所以上の別々の温度モニタリング位置においてなされ得る。複数の温度モニタリング位置が用いられる場合には、それらの一部は長い温度モニタリング距離で配置され得る。本明細書で用いられる場合、表現「長い温度モニタリング距離」は、触媒およびプラスチックフィードが導入される１つ以上の入口から０．３Ｌ超の距離として解釈されることを意図されている。ただし多くの場合には、温度モニタリング位置のうち少なくとも１、２、３、４、５、６箇所、またはそれ以上は、入口から０．３Ｌ、０．２Ｌ、０．１Ｌ、０．０５Ｌ、０．０１Ｌ、０．００５Ｌ、０．００１Ｌ、またはそれ以下の短い温度モニタリング距離にある。残りは、反応器流路Ｌの長さのどこかの長い温度モニタリング距離にある。
【００６０】
温度測定は２つ以上の温度モニタリング位置においてなされ得、それらは反応器内において互いから等しいまたは等しくない距離で縦方向および／または横方向に離間されており得る。それらの温度モニタリング位置は、反応器流路のどこかの所与の点において反応器の流路の縦軸に対して垂直な平面内で、互いから円周方向および／または半径方向に横方向に離間されることを含み得る。したがって、例えば温度センサが反応器の中心付近に設けられ、別のものが反応器壁付近に設けられ、さらに別のものが反応器の中心と反応器壁との間の中間位置に任意の角度位置で設けられ得る。流路Ｌに沿って同じ距離で配置されているが異なる横方向の位置にある複数の温度センサは、例えば流路上のその特定の距離における反応器内容物の不適切な混合を原因とする反応器内の異なる温度を感知し得る。
【００６１】
種々のモニタリングされた温度は、反応の過程において連続的または周期的にモニタリングされる。モニタリングされた温度は加重されて、反応器の制御システムに用いられる。１つの加重法では、所与の時点においてモニタリングされた温度の複数の平均温度がまとめて平均されて、加重された温度値を提供する。別の例では、別々の位置においてモニタリングされた温度に対して別々の加重が割当てられ得る。したがって、異なる縦方向の位置だけではなく横方向の位置に対しても、異なる加重が与えられ得る。例えば、もしもコア流が上向きでアニュラー流が下向きのコア‐アニュラー流があるならば、壁の近くではより低温を、壁から遠くではより高温を有し得る。例えばもしもプラスチックフィードがより低温のゾーンに注入されるならば、反応生成量は悪影響を受けるであろう。一方、プラスチックフィードを高過酷度ゾーンに注入すると、反応生成量は増大するであろう。ただし、かかる加重は多くの場合には具体的な反応器装置を運転することによってのみ分かる。一部の場合には、横方向および縦方向の位置の加重平均を得てもよく、加重を０〜１の任意の有理数として割り当てることが可能である。いかなる加重法が用いられるにせよ、モニタリングされた温度はプラントの自動制御系（例えば分散制御系（ＤＣＳ）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、またはオンラインのプラントモニタリングおよび制御に用いられる類似の系）のコンピューティング・ブロックまたはデバイスによって加重または平均され得る。
【００６２】
加重された温度値は次に温度コントローラへの入力として用いられ、温度コントローラは、所望の生成物の生成量（例えばオレフィンの所望の生成量）に適した前もって設定または選択された温度値（設定温度）からの加重された測定値の差を計算する。加重された測定温度と設定温度との差に応じて、コントローラは系を制御して適切な応答をもたらすようにプログラムされ得る。これは、ａ）反応器内に導入される触媒組成物、ｂ）反応器内への触媒組成物の流量、ｃ）反応器内へのプラスチックフィードストックの流量、および／またはｄ）反応器を加熱するために用いられる熱入力（特に、等温または好ましい加熱特性の運転が望まれる場合）を変更または調節することを含み得る。かかる調節は、適切なアクチュエータによって動かされる制御弁の使用によって通常は行われる。
【００６３】
コントローラの応答は加重された測定温度と設定温度との差に比例して、触媒およびプラスチックフィードストックの種々の流れを調節するために用いられる制御弁に、比例した信号を与え得る。このようにして、所望の生成物の最大の生成量をもたらす所望の設定値の非常に近くに、加重された測定温度を維持することが可能である。コントローラは、モニタリングおよび／または加重された測定温度からのフィードバックを用いる種類の制御に適した任意の種類の制御系であり得る。これは工業プロセスの制御に一般的に用いられる比例、比例‐積分（ＰＩ）、比例‐積分‐微分（ＰＩＤ）などのコントローラを含み得る。
【００６４】
図１では、プラスチック転化系１０の設計図が具体的な制御系と一緒に示されている。転化系１０は反応器１２を含んでおり、これは連続流通式循環式流動床ライザー反応器または他の適当な反応器を表している。図１では、反応器／ライザー１２は、再生装置から生ずる高温の触媒組成物がプラスチックフィードに接触するときに反応が起こる場所である。触媒は生成物および存在し得る未転化のフィード（重質分）と一緒に停止装置を通って反応器１２から出て、ストリッパー１４内に落ちる。ここで、スチームを用いて、触媒は捕捉された炭化水素をストリッピングされる。スチーム・ストリッピングされた触媒はレベル制御（ＬＩＣ）１６を流れ、レベル制御弁（ＬＣＶ）１８を通って再生装置２０に至る。再生装置２０において、触媒組成物表面のコークスは酸素、空気、または酸素が濃縮された空気（ブロワによって供給または吸入される）を用いて燃やされ、こうして触媒が再生される。再生装置から生ずる高温の再生された触媒組成物は、温度制御（ＴＩＣ）２２に応答して温度制御弁（ＴＣＶ）２４を通り、触媒の入口２６から反応器１２に流れる。プラスチックフィードは反応器１２の入口２８から導入される。かかる反応器では、反応器へのフィードと反応器からの生成物の取り出しとの連続流が存在している。図１の実施形態では、別々の横方向および／または縦方向に配置されたセンサ３０、３２、３４（これらは、反応器１２の底またはその近くに位置する触媒およびフィードの導入点２６、２８、またはそこから短い温度モニタリング距離（すなわち０．３Ｌ以下）に位置する）によってモニタリングされた温度の平均が、触媒再生装置２０から生ずる触媒流を制御するために用いられる。フィード入口点またはそのすぐ下流にあるこのゾーンは、生成物の最大の転化および最大の温度変化が起こる場所である。このゾーン内の触媒床の平均温度は、転化プロセスから生成する生成物およびそれらの生成量に対して最大の影響を有する。フィードおよび触媒の導入点付近のみの温度のこのモニタリングおよび加重平均は、回分式反応器の短い時間間隔の平均床温度（すなわち２分以下）と相関する。
【００６５】
センサ（ＴＥ）３０、３２、３４から得られる温度は周期的または連続的にモニタリングされ、コンピューティング・ブロックまたはデバイス３６によって加重または平均されて平均の測定温度をもたらし、これはフィードバックとして温度コントローラ２２に与えられる。温度センサは任意の適当な種類であり、触媒床温度をモニタリングできる。示されている実施形態では、コントローラ２２は温度制御弁２４を制御し、これは再生装置２０からの高温の再生された触媒の導入を可能にする。より高い温度が設定される場合は、弁２４が開弁されてより多くの高温の触媒を反応器１２に流れさせ、反応器のより厳しい熱要求量を助ける。別の適用では、コントローラ２２はプラスチックフィードの導入用の他の弁を制御するために用いられて、具体的な触媒組成物を調節および／または外部の加熱源からの熱入力を調節（例えば、等温または好ましい加熱特性の運転が望まれる場合）し得る。さらに別の実施形態では、コントローラ２２は、反応の制御を容易にする他の条件または流れを制御するために用いられ得る。
【００６６】
示されている実施形態では、他の温度センサ３８、４０、４２、４４が反応をモニタリングするために反応器１２の長さに沿って下流に配置されるが、この例のプロセス制御には用いられない。
【００６７】
スチームまたは他の流動化ガスが種々の位置において添加されて、適切な流動化および移送工程を維持する。反応器へのフィードは複数種類の方法によって導入され得、それらは例えば押出機、例えば流動化ガスを用いる空気輸送、および制御型添加装置などによるものを含むが、限定されない。１つまたは複数のサイクロン（多岐管によって連結される）が反応器のストリッパー１４（サイクロン４６）および／または再生装置２０（サイクロン４８）に対して設けられて、エフルエントと一緒にそれらの容器から出て来る粒子状物質を取り出し、回収された粒子状物質をそれらの容器の床に返送し得る。
【００６８】
図２では、特別な制御系を有する図１のプラスチック転化系１０の代替的な設計図が示されており、同様の構成要素は同じ符号を付されている。この制御設計図では、触媒およびフィードの導入点２６、２８またはそこから短い温度モニタリング距離（すなわち０．３Ｌ以下）に位置するセンサ３０、３２、３４から得られる温度が、反応器底においてフィードの導入直後に測定される最低温度を提供するために用いられる。これがコンピューティング・ブロックまたはデバイス３６に与えられ、センサ３０、３２、３４の任意の１つから得られる最低の測定温度を得る。専らフィードおよび触媒の導入点付近の最低温度のこのモニタリングは、回分式反応器の最低床温度と相関する。
【００６９】
この最低温度は周期的または連続的にモニタリングされ、フィードバックとして温度コントローラ（ＴＩＣ）２２に提供される。フィードおよび高温の触媒が十分に混合または平衡化される温度は、それを越えると温度がさらに下降し得るが、それに先立って見られる下降速度と比較して下降は急でない温度である。十分に混合された温度は、通常は、フィード導入点のすぐ下流における最低の測定温度である。コントローラ２２に設定された温度に基づいて弁２４が開弁され、触媒再生装置２０から生ずる適切な量の高温の触媒が、有効処理量のための吸熱反応を支えるための反応器１２内の必要な熱要求量を供給し、所望の生成物の生成量をもたらすことを可能にする。別の適用では、コントローラ２２はプラスチックフィードの導入用の他の弁を制御するために用いられて、具体的な触媒組成物を調節および／または外部の加熱源からの熱入力を調節（例えば、等温または好ましい加熱特性の運転が望まれる場合）し得る。さらに別の実施形態では、コントローラ２２は、反応の制御を容易にする他の条件または流れを制御するために用いられ得る。
【００７０】
図３では、特別な制御系を有する図１のプラスチック転化系１０のもう１つの設計図が示されており、同様の構成要素は同じ符号を付されている。この制御設計図では、触媒およびフィードの導入点２６、２８から短い温度モニタリング距離（すなわち０．３Ｌ以下）に位置するセンサ３０、３２、３４から得られる温度が、フィード導入点から長い温度モニタリング距離（すなわち＞０．３Ｌ）と組み合わされて用いられており、反応器流路の実質的に全長に沿って別々の位置に位置し得る。ここで、別々に配置されたセンサ３８、４０、および４４（これらはセンサ３０、３２、３４の下流に位置する）によってモニタリングされる測定温度は、反応器１２の中間部分および反応器１２の生成物出口付近に位置している。センサ３８、４０、および４４から得られた測定温度はデバイス３６のコンピュータ・ブロックに与えられ、センサ３０、３２、３４から得られた温度と一緒に加重平均される。コンピューティング・ブロック３６はセンサ３０、３２、３４、３８、４０、および４４から得られる加重平均の測定温度を提供し、これがフィードバックとして温度コントローラ（ＴＩＣ）２２に与えられる。これは、回分式反応器に関して算出される長い時間間隔の平均床温度と相関し、床温度は２分超の時間（例えば１０分間）に渡ってモニタリングされ、まとめて平均される。
【００７１】
これらの温度は周期的または連続的にモニタリングされ、加重平均され、フィードバックとして温度コントローラ（ＴＩＣ）２２に提供される。十分に混合された温度は、フィード導入点のすぐ下流における最低の測定温度となる。コントローラ２２に設定された温度に基づいて弁２４が開弁され、触媒再生装置２０から生ずる適切な量の高温の触媒が、有効処理量のための吸熱反応を支えるための反応器の必要な熱要求量を供給し、所望の生成物の生成量をもたらすことを可能にする。別の適用では、コントローラ２２はプラスチックフィードの導入用の他の弁を制御するために用いられて、具体的な触媒組成物を調節および／または外部の加熱源からの熱入力を調節（例えば、等温または好ましい加熱特性の運転が望まれる場合）し得る。さらに別の実施形態では、コントローラ２２は、反応の制御を容易にする他の条件または流れを制御するために用いられ得る。
【００７２】
上記の制御システムは、ＦＣＣ装置の従来の制御では反応器の出口の温度のみがモニタリングされ、フィードバックとして任意のコントローラに提供されるという点において、ＦＣＣ装置に用いられる従来の制御システムとは異なっている。ただし、反応器の出口付近の温度は、最大の転化および温度変化が反応器内で起こるところから遠い距離に位置している。これは、反応器内で生成されている生成物および生成量との低い相関をもたらす。もしも出口温度がコントローラへのフィードバックとして用いられる唯一の温度であるならば、制御の所望の程度を提供することも生成物の所望の生成量を保証することもないであろう。これは本発明の制御システムとは対照的である。
【００７３】
反応によって生成する熱分解生成物は、軽質ガスオレフィン（例えばエチレン、プロピレン、ブテンなど）および芳香族（例えばベンゼン、トルエン、キシレン、およびエチルベンゼン）を含む。それらは選択的に大量に製造され得る。フィードのプラスチックから種々の生成物への完全な転化が起こる。生成する生成物は、ガス（Ｈ２-Ｃ４）、ガソリンまたはナフサ（沸点３５-２２０℃）、ディーゼル（沸点２２０-３７０℃）、少量の重質のストリーム（沸点＞３７０℃）、およびコークスを含む。種々の生成物の生成量は、異なる触媒処方を用いることまたは上記パラメータの任意のものもしくは全て（接触時間、流動化流量、ならびに反応器ハードウェアの特定の特徴、例えば、直径、長さ、またはフィードおよび／もしくはガス分配の設計、または混合／接触関連のハードウェア変更、さらなる転化のための反応器内への生成物のリサイクル、ならびにかかる他のパラメータを含む）によって変えられ得る。飽和生成物、例えばメタン、エタン、プロパン、およびブタン、さらには水素ガス（Ｈ２）も生成する。試験では、特定の加重されたモニタリングされた温度を用いたときに、少ない生成量のメタンおよびブタジエンが得られた（それぞれ＜２ｗｔ％および０．５ｗｔ％）。これは、用いられた加重された温度の過酷度が高い（例えば５５０℃以上）にも関わらず、観察された活性は主に恐らく熱分解よりも触媒活性を原因とするということを示唆している。触媒組成物は、メタン生成を首尾よく抑制すると同時に高度な転化を提供して重質生成物を最小化する条件下において用いられ得る。このプロセスは、重質液体生成物、すなわち３７０℃超で沸騰する生成物の重質分の生成も最小化する。
【００７４】
軽質オレフィンの所望の生成物を所望の生成量でもたらすための連続流通式反応器では、選択された加重または平均された温度を提供するように反応器が運転される。これは、上記のように本発明の制御システムによってなされ得る。一部の実施形態では、２つ以上の別々のモニタリングされた温度の位置の加重または平均温度を少なくとも５５０℃に維持するように、反応器が運転される。一部の実施形態では、２つ以上の別々のモニタリングされた温度の位置の加重または平均温度を少なくとも５７０℃以上に維持するように、反応器が運転される。別の実施形態では、２つ以上の別々のモニタリングされた温度の位置の加重または平均温度を５５０℃〜７３０℃、より具体的には５７０℃〜６８０℃、６９０℃、または７００℃に維持するように、反応器が運転される。
【００７５】
生成した熱分解生成物は種々のプロセスに用いられ得る。例えば、生成した軽質ガスオレフィン（エチレン、プロピレン、およびブテン）は重合に用いられ得る。芳香族は誘導体のビルディングブロックとして用いられ得、またはそのままで具体的な適用に用いられ得る。飽和ガスはさらに分解されて軽質ガスオレフィンとなり得、または燃料ガス（Ｈ２-Ｃ２）およびＬＰＧ（Ｃ３-Ｃ４）プールに導かれ得、または燃料として熱分解もしくは任意の他のプロセスに用いられ得る。生成したコークスは、熱分解プロセスの必要な熱要求量を供給するためのエネルギー源として用いられ得る。要約すると、オレフィンおよび芳香族化合物をプラスチックフィードストックから製造する方法が、プラスチックフィードストックとプラスチックフィードストックをオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つに転化するのに適した触媒組成物とを反応器内に導入し、反応器は、プラスチックフィードストックおよび触媒組成物を導入するための少なくとも１つの入口を有し且つ反応器から反応生成物を取り出すための少なくとも１つの出口を有し、少なくとも１つの出口は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口との間の長さＬを有する反応器流路に沿って少なくとも１つの入口から離間されていることと、上記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも１つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で反応器内の温度をモニタリングすることと、を含む。好ましくは、温度をモニタリングすることが、上記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも２つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で反応器内の温度をモニタリングし、少なくとも２つの位置が反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されていることを含む。最も好ましくは、温度をモニタリングすることが、上記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも３つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で反応器内の温度をモニタリングし、少なくとも３つの位置が反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されていることと、この少なくとも１つの位置から得られた１つ以上のモニタリングされた温度に応じて、１つ以上のパラメータを加減することと、プラスチックフィードストックの少なくとも一部を反応器内においてオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つに転化させることと、上記のオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つを含有する生成物ストリームを反応器の少なくとも１つの出口から取り出すことと、を含む。好ましくは、１つ以上のパラメータが次の（ａ）から（ｄ）、ａ）少なくとも１つの入口に導入される触媒組成物、ｂ）少なくとも１つの入口への触媒組成物の流量、ｃ）少なくとも１つの入口へのプラスチックフィードストックの流量、およびｄ）反応器への熱入力、の１つ以上を加減することを含む。さらに、好ましくは、次の条件のうち少なくとも１つが適用される。温度をモニタリングすることが、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ超の温度モニタリング距離にある少なくとも１つ���他の位置において温度をモニタリングすること、または温度モニタリング距離が少なくとも１つの入口から０．２Ｌ以下であること、または温度モニタリング距離が少なくとも１つの入口から０．１Ｌ以下であること、を含む。プラスチックフィードストックおよび触媒組成物が、少なくとも１つの入口に別々のフィードとして導入される。プラスチックフィードストックおよび触媒組成物が、少なくとも１つの入口に１つの混合物として導入される。少なくとも１つの位置から得られたモニタリングされた温度が加重され、加重された温度が所望の生成物の生成量に対して相関付けされて、１つ以上のパラメータを加減するのに用いられる。別の実施形態では、オレフィンおよび芳香族化合物をプラスチックフィードストックから製造する方法が、プラスチックフィードストックおよび触媒組成物を反応器内に導入し、触媒組成物は流動接触分解（ＦＣＣ）触媒およびＺＳＭ‐５ゼオライト触媒を含み、ＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量がＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量のうち少なくとも１０ｗｔ％であり、反応器がプラスチックフィードストックおよび触媒組成物を導入するための少なくとも１つの入口を有し、且つ反応器から反応生成物を取り出すための少なくとも１つの出口を有し、その出口が少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口との間の長さＬを有する反応器流路に沿って少なくとも１つの入口から離間されていることと、上記少なくとも１つの入口付近の少なくとも１つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で反応器内の温度をモニタリングすることと、を含む。好ましくは、温度をモニタリングすることが、上記少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも２つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で反応器内の温度をモニタリングすることを含み、その少なくとも２つの位置は反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されている。最も好ましくは、温度をモニタリングすることは、上記の少なくとも１つの入口またはその付近の少なくとも３つの位置において、少なくとも１つの入口から０．３Ｌ以下の温度モニタリング距離で反応器内の温度をモニタリングすることを含み、その少なくとも３つの位置は反応器内において互いから縦方向または横方向の少なくとも１つによって離間されている。この少なくとも１つの位置から得られた１つ以上のモニタリングされた温度に応じて、次の（ａ）から（ｄ）、ａ）少なくとも１つの入口に導入される触媒組成物、ｂ）少なくとも１つの入口への触媒組成物の流量、ｃ）少なくとも１つの入口へのプラスチックフィードストックの流量、およびｄ）反応器への熱入力、の１つ以上を加減して、プラスチックフィードストックの少なくとも一部を反応器内においてオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つに転化させ、上記のオレフィンおよび芳香族化合物の少なくとも１つを含有する生成物ストリームを反応器の少なくとも１つの出口から取り出す。且つ、次の条件のうち少なくとも１つが適用される。（ａ）から（ｄ）の１つ以上が加減されて、少なくとも２つの位置の加重平均温度少なくとも５���０℃を維持する。（ａ）から（ｄ）の１つ以上が加減されて、少なくとも２つの位置の加重平均温度５７０℃〜６８０℃を維持する。温度をモニタリングすることが、少なくとも１つの入口から０．３Ｌの温度モニタリング距離にある少なくとも１つの他の位置において温度をモニタリングすることを含み、または温度モニタリング距離が少なくとも１つの入口から０．２Ｌ以下であり、または温度モニタリング距離が少なくとも１つの入口から０．１Ｌ以下である。プラスチックフィードストックおよび触媒組成物が、少なくとも１つの入口に別々のフィードとして導入される。プラスチックフィードストックおよび触媒組成物が、少なくとも１つの入口に１つの混合物として導入される。触媒組成物のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量は、ＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５ゼオライト触媒との総重量のうち３０ｗｔ％〜４５ｗｔ％を構成する。少なくとも１つの位置から得られたモニタリングされた温度が加重され、加重された温度は所望の生成物の生成量に対して相関付けされて、１つ以上のパラメータを加減するのに用いられる。
【００７６】
以下の実施例は本発明をさらに例解するための用をなす。
【実施例】
【００７７】
ｉｎ‐ｓｉｔｕの流動床の実験室用管状反応器内の温度が、プラスチックの熱分解転化反応に関してモニタリングされた。反応器は内径１５ｍｍを有し、ゾーン分割型の３ゾーン式管状炉内に収容され、各ゾーン（最下部ゾーン、中央部ゾーン、最上部ゾーン）は長さ２３６ｍｍを有し、独立した温度制御をゾーン毎に備えた。反応器は全長７８３ｍｍおよび流路長さ７８３ｍｍを有し、これは最下部ゾーンに位置する触媒床の底から最上部ゾーンの反応器の最上部に位置する反応器出口まで測定されたものである。反応器は円錐底を有し、温度は反応器床の最上部（すなわち円錐底の最上部）および最下部ゾーンの中央（触媒床の最上部から９３ｍｍまたは触媒床の底から１１８ｍｍの距離）で測定された。温度は、サーモウェルに収容されて所定の位置の反応器内に置かれた熱電対を用いて測定された。反応器底は炉の最下部ゾーンの底に置かれた。炉内に置かれた反応器の加熱される長さは７０９ｍｍであった。
【００７８】
プラスチックフィードは２００ミクロンのプラスチック粉末の形状であった。ＦＣＣ触媒は使用済みＦＣＣ触媒であり、現役の製油所から入手された。用いられたＦＣＣ使用済み触媒は、０．２３ｗｔ％のコークスの残留量を有した。用いられたＺＳＭ‐５ゼオライト触媒は市販のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒であった。プラスチックフィードはカップ内での旋回によって触媒と混合され、次に反応器内に導入された。
【００７９】
フィードおよび触媒が反応器内に仕込まれるとともに、反応器温度がモニタリングされた。結果は下の表２に示されている。
【表２】
0006367239.tif 000003
【００８０】
表２に見られるように、フィードおよび触媒が仕込まれるとともに、反応器の床温度は速やかに下降し、続いて温度の急速な上昇が仕込み後の最初の１分間に起こった。反応器内に入った後にフィードが遭遇する局所温度は、フィードが受ける分解の量を決定する。フィードが触媒と一緒に反応器内に加えられると、反応器床温度は直ちに減少し、その後に再び上昇し始める。触媒床の各温度値および各時点において、フィードの分解は異なる速度で起こり、生成物の異なるセットが生成することに帰着する。回分式管状反応器による実験の終わりの生成物として見られるものは、時間平均された（合成された）生成物の生成量である。温度変化の大部分は最初の１分間に起こるので（上記表２に示されている）、この間の反応器の触媒床の平均温度は、反応開始前の設定反応温度またはより長時間に渡る時間平均された反応床温度よりも生成物の生成量を予測する可能性が高い。表２では、反応開始前の設定反応温度は６００℃であり、１分の平均温度は４８０℃であり、１０分の平均温度（より長時間の）平均は５５７．７℃であった。より長時間の平均温度は、反応の過酷度を正しく反映しない。なぜなら、生成物の大部分はより低温において遊離してしまっているからである。反応中に起こる極端な温度変化が存在しているので、反応開始前の設定温度も反応の過酷度を正しく反映しない。
【００８１】
もしもより大きい値がこの平均温度（実験室用回分式反応器の１分の平均、または大規模な連続式運転中の連続流通式反応器の空間平均温度（すなわち、短い温度モニタリング距離から得られる））に設定されるならば、この温度の基準は循環式流動床においては高温の触媒のより多い流量によって満たされ得る。これらの両方とも（すなわち、より高温およびより高い触媒利用可能性）、より多い軽質ガスオレフィン生成量をもたらすと考えられる。
【００８２】
＜実施例２〜１０の実験方法＞
以下に示される実施例のそれぞれでは、実施例１で使用されたものと同じ反応器が用いられた。これらの実施例では、炉内に置かれた反応器の全加熱長さは５９１ｍｍであった。反応器の壁温は各ゾーンの中心において測定され、各炉内ゾーンの加熱を制御するために用いられた。反応器は円錐底を有し、反応器床温度は、サーモウェルに収容されて反応器内で円錐底の最上部に置かれた熱電対を用いて測定された。さらに、反応器壁温度は円錐底においても測定され、反応器底が高温であることを確認した。反応器底は炉の最下部ゾーンの中央部に置かれたが、これは炉のエンドキャップの熱損失の影響を最小化し、反応器底の壁温を測定された内部床温度の２０℃の差のうちに維持するためであった。
【００８３】
プラスチックフィードは２００ミクロンのプラスチック粉末の形状であった。ＦＣＣ触媒は使用済みＦＣＣ触媒であり、現役の製油所から入手された。用いられたＦＣＣ使用済み触媒は０．２３ｗｔ％という表面の残留コークスを有した。用いられたＺＳＭ‐５ゼオライト触媒は市販のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒であった。プラスチックフィードはカップ内での旋回によって触媒と混合され、次に反応器内に導入された。プラスチックフィードは表３に記載の組成を有した。
【表３】
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【００８４】
転化生成物が反応器から回収され、凝縮器によって凝縮された。凝縮されなかった生成物はガス回収容器によって回収され、ガス組成が製油所ガス分析計（ＡＣ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌｓ社、オランダ）によって分析された。液体生成物はそれらの沸点分布について模擬蒸留ＧＣ（ＡＣ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌｓ社、オランダ）を用いてキャラクタリゼーションされた。さらに、詳細な炭化水素分析（Ｃ１３炭化水素以下）がＤＨＡ分析計（ＡＣ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌｓ社、オランダ）を用いて行われた。触媒表面に析出したコークスがＩＲ型のＣＯおよびＣＯ２分析計を用いて測定された。物質収支は、ガス、液体、およびコークスの生成量を合計することによって確認された。個々の生成物の生成量が測定され、正規化された生成物基準で報告された。
【００８５】
実施例２
熱分解転化が、下記の表４に示された反応条件においてプラスチックフィードに対して実施された。結果は表５および図４に示されている。表５および図４から分かるように、分解炭化水素系生成物ガスの大部分（すなわちＨ２およびＣ１-Ｃ６）は最初の３分間に生成しており、その大多数は実験室用反応器内における最初の１分間に生成していた。回収された分解炭化水素系ガスの体積が、反応中に通されたＮ２ガス流を回収された全ガス体積から減算することによって求められた。分解炭化水素系ガスの体積％が、任意の時点までのこの集積した分解ガスの体積をその時点までの回収された全ガス体積によって除算することによって得られた。
【表４】
0006367239.tif 000005
【表５】
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【００８６】
実施例３
最初の反応器温度が及ぼす影響を確認するための試験が、それらの温度を６００から６７０℃まで変化させることによって行われた。反応条件は下記の表６に示されている。これらの実験は、７５ｗｔ％の使用済みＦＣＣ触媒および２５ｗｔ％のＺＳＭ５ゼオライト触媒を含有する触媒混合物を用いて行われた。用いられたプラスチックフィード重量は０．７５ｇであった。用いられた流動化Ｎ２ガス流は１７５Ｎｃｃ／ｍｉｎであった。結果は表７および図５に示されている。表７および図５から分かるように、開始時点の設定反応温度値がより高い場合には、反応器床温度はその初期値をより急速に回復した。これは、それらのプロセス条件下における分解が非常に急速であるということを示している。
【表６】
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【表７】
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【００８７】
実施例４
触媒組成物が反応床温度の回復に及ぼす影響を確認するための試験が行われた。実験は、種々の量のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒（すなわち０〜１００％）と一緒に使用済みＦＣＣ触媒を用いて行われた。用いられたプラスチックフィード組成は上記の表３に記載の通りである。約９ｇの触媒および１．５ｇのプラスチックフィードが用いられた。１７５Ｎｃｃ／ｍｉｎ（標準状態のｃｃ／ｍｉｎ）のＮ２ガス流が流動化ガスとして用いられた。反応は設定開始温度６７０℃且つＣ／Ｆ比約６で行われた。結果は表８および図６に示されている。図６から分かるように、試験開始後の床温度の回復は、使用済みＦＣＣ触媒とＺＳＭ‐５触媒との混合物と比較すると、１００％のＺＳＭ‐５触媒が用いられる場合には急速でない。触媒組成物が３７．５ｗｔ％のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒を含有する場合には、最低反応器床温度はその最低に達し、反応器床温度の回復は他と比較してより速かった。これは、それらのプロセス条件下における分解が非常に急速であるということを示している。
【表８】
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【００８８】
実施例５
最低反応器床温度と全軽質ガスオレフィン生成量（すなわちＣ２＋Ｃ３＋Ｃ４オレフィンの合計）との相関を確認するための試験が行われた。ＦＣＣ触媒とＺＳＭ５ゼオライト触媒とを含有する触媒混合物中のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒の量が、２５から５０ｗｔ％まで変化させられた。Ｃ／Ｆ比は６から９まで変化させられ、プラスチックフィード０．７５ｇが用いられた。用いられた流動化Ｎ２ガス流は１７５Ｎｃｃ／ｍｉｎであった。反応開始前の反応温度は６００から６７０℃まで変化させられた。これらの異なる実験で最低反応器床温度を用いた結果が、図７および下記の表９Ａ〜９Ｅに示されている。１分の平均反応器床温度（図８）または１０分の平均反応器床温度（図９）が用いられたときも同様の結果が見られる。図８は、１．５ｇのプラスチックフィードがＣ／Ｆ比６で用いられたときの１分の平均反応器床温度も示している。データは両方とも１分の平均反応器床温度と軽質ガスオレフィンの生成量との間の相関を示しているように見える。
【表９】
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【表１０】
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【表１１】
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【表１２】
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【表１３】
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【００８９】
このことから、軽質ガスオレフィンの生成量は幅広い触媒組成物、温度、およびフィード重量について予測され得る。したがって、幅広い条件について軽質ガスオレフィン生成量を予測するために相関が用いられ得る。回分式管状反応器の場合には１分の平均温度が用いられ得るが、連続流通式反応器の場合には、これは短い温度モニタリング距離（例えば０．３Ｌ以下）の縦方向および横方向の平均温度によって代用され得る。この種の相関は、実験室用および大規模プラントの運転の両方において軽質ガスオレフィンの種々の生成量を狙うために用いられ得る。
【００９０】
実施例６
１分の平均反応器床温度に基づいて軽質ガスオレフィンの最大生成量を確認するために、試験が行われた。触媒は３７．５ｗｔ％のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒からなり、残部は使用済みＦＣＣ触媒であった。反応開始温度が６００から７００℃まで変化させられて、１分の平均反応温度の変化５０９〜６２７℃を得た。用いられたフィード重量は０．７５ｇのプラスチックフィードであり、Ｃ／Ｆ比９で用いられた。適用された流動化Ｎ２ガス流は１７５Ｎｃｃ／ｍｉｎであった。結果は図１０および１１ならびに表１０に示されている。図１０から、１分の平均反応床温度５７０℃以上は、軽質ガスオレフィン生成物を最大化する役に立つということが分かる。図１１から分かるように、メタン生成量は抑制されたが、エチレン生成量は１分の平均反応床温度が６００℃超であったときでもかなり増大した。
【表１４】
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【００９１】
実施例７
重質液体生成物の生成量（すなわち、３７０℃超で沸騰する生成物）を１分の平均反応器床温度に基づいて確認するために、試験が行われた。触媒は３７．５ｗｔ％のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒からなり、残部は使用済みＦＣＣ触媒であった。Ｃ／Ｆ比６が用いられ、１．５ｇのプラスチックフィードを用いた。反応開始時の反応床温度が６００から７００℃まで変化させられて、その結果としての１分の平均床温度の変化４７２〜６０３℃を得た。用いられた流動化Ｎ２流は１７５Ｎｃｃ／ｍｉｎであった。結果は表１１および図１２に示されている。図１２から分かるように、重質液体生成物の生成量は、１分の平均反応器床温度５７０℃では抑制される。
【表１５】
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【００９２】
実施例８
個々の軽質ガスオレフィンの生成量を１分の平均反応器床温度に基づいて確認するための試験が行われた。触媒は３７．５ｗｔ％のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒からなり、残部は使用済みＦＣＣ触媒であった。Ｃ／Ｆ比９が用いられ、０．７５ｇのプラスチックフィードを用いた。用いられた流動化Ｎ２流は１７５Ｎｃｃ／ｍｉｎであった。１分の平均反応床温度は５０９から６２７℃まで変化させられた。結果は表１２および図１３に示されている。下記の表１２および図１３から分かるように、最大の生成量は１分の平均反応器床温度５９５℃によって得られた。
【表１６】
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【００９３】
実施例９
全芳香族生成物の生成量（すなわち、２４０℃未満で沸騰する芳香族系炭化水素化合物）を１分の平均反応器床温度に基づいて確認するために、試験が行われた。触媒は３７．５ｗｔ％のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒からなり、残部は使用済みＦＣＣ触媒であった。用いられた流動化ガス流は１７５Ｎｃｃ／ｍｉｎのＮ２であった。１分の平均反応床温度が４７２から６０３℃まで変化させられ、これは反応開始前の反応温度６００〜７００℃に対応した。Ｃ／Ｆ比６が用いられ、１．５ｇのプラスチックフィードを用いた。結果は下記の表１３および図１４に示されている。図１４から分かるように、全芳香族生成物は増大する温度につれて増大した。したがって、軽質ガスオレフィンおよび芳香族の生成に際しては、軽質ガスオレフィンの生成量が増大するにつれて温度がより高く上げられて、芳香族の生成量も増大させ得る。したがって、軽質ガスオレフィンが減り始めるときの温度値が、芳香族生成物と共に軽質ガスオレフィンの生成のための至適温度として用いられ得る。
【表１７】
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【００９４】
実施例１０
１分の平均反応器床温度に基づいてコークス生成量を確認するために、試験が行われた。用いられた触媒は３７．５ｗｔ％のＺＳＭ‐５ゼオライト触媒からなり、残部は使用済みＦＣＣ触媒であった。Ｃ／Ｆ比９が用いられ、０．７５ｇのプラスチックフィードを用いた。結果は下記表１４および図１５に示されている。表１４および図１５から分かるように、コークス生成量は４〜６ｗｔ％の範囲で様々である。これは、石油系フィードを処理する通常および高過酷度のＦＣＣ工程において遭遇される典型的なコークス生成量に似ている。このことから、この場合のコークス生成は、大規模な連続流通式および循環式反応器において必要であり得る要求される熱収支を支えるのに十分であるということが明らかである。
【表１８】
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【００９５】
本発明はその形態の一部のみによって示されたが、当業者には当然のことながら、それらに限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更および改変が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲は広く本発明の範囲と矛盾なく解釈されるべきである。
【図１】
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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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