JP2003096467A

JP2003096467A - テレフタル酸の分解処理方法

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Publication number: JP2003096467A
Application number: JP2001292831A
Authority: JP
Inventors: Takeki Yoshimura; 乕吉村; Shoji Mishima; 彰司三島; Masafumi Watanabe; 雅史渡辺
Original assignee: MIPO KK; MIWAGUMI KK; MCC KK
Current assignee: MIPO KK; MIWAGUMI KK; MCC KK
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】テレフタル酸の結晶化を回避することにより、
特に、油化還元装置におけるコンデンサ（熱交換管）の
管詰まり問題等を有効に解消する。【解決手段】ポリエチレンテレフタレートの熱分解時に
発生するテレフタル酸を、気相分解により低沸点化合物
に変換するに際し、テレフタル酸を３００〔℃〕以上の
高温で加熱し、かつ酸又は塩基を用いた触媒に接触させ
た後、冷却することにより、ベンゼン，安息香酸及び二
酸化炭素を含む分解生成物に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリエチレンテレ
フタレートの熱分解時に発生するテレフタル酸を気相分
解して低沸点化合物に変換するテレフタル酸の分解処理
方法に関する。

【０００２】

【従来技術及び課題】従来、廃プラスチック（高分子廃
棄物）を加熱して熱分解した後、重油（Ａ重油相当）に
還元する油化還元装置は知られている。この種の油化還
元装置は、ポリエチレン，ポリステロール，塩化ビニル
等の固形の廃プラスチックを比較的低温となる２５０℃
（塩化ビニルは７０℃）前後で加熱する溶解槽により溶
解させ、この後、４５０℃（塩化ビニルは１７０℃）前
後の高温に加熱した熱分解槽により、溶解した廃プラス
チックを熱分解するとともに、気化した分解ガスをコン
デンサにより冷却して重油を得るものである。

【０００３】ところで、廃プラスチックとして、ペット
ボトル等のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）成形
物を熱分解した場合には、テレフタル酸が大量に発生
し、分解ガスをコンデンサに供給した際には、テレフタ
ル酸の結晶化により、コンデンサ（熱交換管）の頻繁な
管詰まりを生じる問題があり、従来よりその有効な対策
が要請されていた。

【０００４】本発明は、このような従来の要請に応えた
ものであり、テレフタル酸の結晶化を回避することによ
り、特に、油化還元装置におけるコンデンサ（熱交換
管）の管詰まり問題等を有効に解消できるテレフタル酸
の分解処理方法の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明に
係るテレフタル酸の分解処理方法は、ポリエチレンテレ
フタレートの熱分解時に発生するテレフタル酸を、気相
分解により低沸点化合物に変換するに際し、テレフタル
酸を３００〔℃〕以上の高温で加熱し、かつ酸又は塩基
を用いた触媒に接触させた後、冷却することにより、ベ
ンゼン，安息香酸及び二酸化炭素を含む分解生成物に変
換するようにしたことを特徴とする。

【０００６】この場合、好適な実施の態様により、触媒
Ｃには、シリカルアルミナ又は酸化カルシウム−酸化亜
鉛（ＣａＯ／ＺｎＯ）を用いることが望ましい。一方、
テレフタル酸に所定量の水分Ｗを混合させた後に、上記
の加熱を行うことができ、この際、水分Ｗの量を調整す
れば、安息香酸の選択率を任意に設定することができ
る。

【０００７】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【０００８】まず、本実施例に係るテレフタル酸の分解
処理方法を利用できる廃プラスチックの油化還元装置の
構成について、図４〜図７を参照して説明する。

【０００９】図４及び図５は、油化還元装置１のシステ
ム構成全体を示す。この油化還元装置１は、溶解槽２と
熱分解槽５を備える。溶解槽２は、図７に示すように、
第一コイル３の内側に第一ルツボ４を配して構成する。
この際、第一コイル３と第一ルツボ４間には所定の間隔
を介在させる。第一ルツボ４は、鉄，アルミナ等により
ポット状に構成し、第一ルツボ４の外面は、マグネシア
スピネル等の耐火材２１により覆うとともに、さらに、
この耐火材２１の周りをフレキシブル性を有するマイカ
プレート２２で覆い、このマイカプレート２２上に第一
コイル３を装着する。そして、この第一コイル３の周り
は断熱材２３により覆う。これにより、第一コイル３に
高周波電流を流すことにより第一ルツボ４を誘導加熱
し、第一ルツボ４に入れた廃プラスチックを溶解して溶
解プラスチックを得る溶解槽２が構成される。

【００１０】また、溶解槽２には、図４に示すように、
第一ルツボ４の内部を撹拌する撹拌機構部１１を付設す
る。溶解槽２は、誘導加熱により第一ルツボ４自身が発
熱するため、第一ルツボ４の内部には一切の障害物が存
在しない。したがって、例えば、外部に回転駆動部（駆
動モータ）２４を配設するとともに、第一ルツボ４の内
部に当該回転駆動部２４により回転する撹拌羽２５を配
した撹拌機構部１１を設ければ、溶解した廃プラスチッ
クを容易かつ十分に撹拌でき、溶解効率を高めることが
できる。

【００１１】一方、熱分解槽５は、図４に示すように、
第二コイル６の内側に第二ルツボ７を配して構成する。
熱分解槽５は、上述した溶解槽２に対して、大きさ（容
積）を１．５〜数倍程度大きくする点を除いて、基本的
な構成は同じとなる。これにより、第二コイル６に高周
波電流を流すことにより第二ルツボ７を誘導加熱し、第
二ルツボ７に入れた溶解プラスチックを熱分解して分解
ガスＧを発生させる熱分解槽５が構成される。

【００１２】また、熱分解槽５には、図４に示すよう
に、第二ルツボ７の内壁に付着した滓（残渣物）を掻取
る掻取機構部１２を付設する。熱分解槽５は、誘導加熱
により第二ルツボ７自身が発熱するため、第一ルツボ４
と同様に、第二ルツボ７の内部には一切の障害物が存在
しない。したがって、例えば、外部に回転駆動部（駆動
モータ）２６を配設するとともに、第二ルツボ７の内部
に当該回転駆動部２６により回転する掻取刃２７を配し
た掻取機構部１２を設ければ、熱分解後における内壁に
付着残留した滓を容易に掻取ることができ、清掃やメン
テナンスの容易化を図ることができる。

【００１３】溶解槽２と熱分解槽５の設置例を図６に示
す。同図中、７０は設置台であり、この設置台７０の上
に、溶解槽２と熱分解槽５を並べて設置する。この際、
溶解槽２は、支持フレーム７１…により設置台７０の上
面よりも所定の高さだけ上方に設置する。また、溶解槽
２の底面部と熱分解槽５の底面部は、傾斜した連通管７
２により接続し、この連通管７２の中途には開閉バルブ
７３を付設する。なお、７４は設置台７０に取付けたハ
シゴを示す。

【００１４】一方、溶解槽２は蓋７５を有し、この蓋７
５には、第一ルツボ４の内部に廃プラスチックを投入す
るための投入口（ホッパー）２８を設けるとともに、蓋
７５には、さらに、図５に示すように、溶解槽２の内部
で発生する塩素ガスを塩酸化する塩酸化処理部２９，こ
の塩酸化処理部２９により得られた塩酸を中和するＰＨ
中和処理部３０を順次接続する。また、必要により、投
入口２８には、廃プラスチックを運ぶ込むコンベア３１
を付設できるとともに、必要により、廃プラスチックを
前処理する前処理装置１６を設置できる。前処理装置１
６としては、固形の廃プラスチックを小さく砕くための
クラッシャや発泡スチロールを溶融化する発泡スチロー
ル前処理装置等を用いることができる。

【００１５】他方、熱分解槽５は蓋７６を有し、この蓋
７６には、第二ルツボ７の内部で発生する分解ガスＧを
次工程（スクラバ３４）に送る送気ダクト７７を接続す
る。また、第二ルツボ７の底部中央には、排出管７８を
接続するとともに、この排出管７８の下端出口には、残
渣処理部３２を接続する。なお、３３は排出管７８に付
設した開閉バルブを示す。一方、送気ダクト７７の先端
には、ＰＨ調整槽３５が付属するスクラバ３４を接続す
る。

【００１６】そして、このスクラバ３４の出口には、本
実施例に係るテレフタル酸の分解処理方法を実施できる
テレフタル酸分解装置Ｍを接続する。通常、廃プラスチ
ックとして、ペットボトル等のポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）成形物を熱分解した場合には、分解ガス
Ｇ中にテレフタル酸が大量に含まれるため、分解ガスＧ
を、後述するコンデンサユニット３６に直接供給した際
には、コンデンサユニット３６の冷却によりテレフタル
酸が結晶化し、コンデンサユニット３６内の熱交換管に
管詰まりなどの不具合が頻繁に発生する。そこで、分解
ガスＧをテレフタル酸分解装置Ｍに供給し、テレフタル
酸を気相分解することにより結晶化しない低沸点化合物
に変換するようにした。

【００１７】テレフタル酸分解装置Ｍの具体的な構成を
図１に示す。同図において、５１は分解ガスＧに水分Ｗ
を混合する混合部であり、この水分Ｗは水分量を調整す
る水量調整部５２を介して供給される。５０は分解槽で
あり、加熱炉（電気炉）５３の中に触媒Ｃを収容して構
成する。これにより、混合部５１から付与される分解ガ
スＧは触媒Ｃに接触した後に排出される。触媒Ｃとして
は、酸又は塩基を使用し、酸としては、３００〜４００
〔μｍ〕の粒状に形成したシリカルアルミナを、塩基と
しては、６００〔℃〕で焼成し、３００〜４００〔μ
ｍ〕の粒にした酸化カルシウム−酸化亜鉛（ＣａＯ／Ｚ
ｎＯ）を用いる。また、加熱炉５３は、触媒Ｃに接触す
る分解ガスＧを、５００〔℃〕程度の反応温度まで加熱
する能力を有する。なお、５４は加熱炉５３の加熱温度
を制御する温調部を示すとともに、５５は切換バルブを
示す。

【００１８】一方、３６は触媒Ｃを通過した分解ガスＧ
が供給されるコンデンサユニットであり、分解ガスＧ
は、コンデンサユニット３６に冷却され、液化される。
なお、図４中、３７はコンデンサユニット３６を冷却す
るためのクーリングタワー、３８は冷却水を循環させる
循環ポンプ、３９は給水源であり、この給水源３９から
クーリングタワー３７及び水量調整部５２に給水され
る。また、４０は貯油タンクであり、コンデンサユニッ
ト３６により得られた重油が貯えられる。なお、コンデ
ンサユニット３６では重油に加えて水も生じるため、こ
のコンデンサユニット３６内には、重油と水を分離する
油水分離槽やフィルタが内蔵されている。

【００１９】次に、本実施例に係るテレフタル酸の分解
処理方法を含む油化還元装置１における全体の動作につ
いて、図１〜図７を参照して説明する。

【００２０】まず、溶解槽２の第一コイル３及び熱分解
槽５の第二コイル６に高周波電流を流し、第一ルツボ４
と第二ルツボ７を誘導加熱する。この場合、第一ルツボ
４の温度は廃プラスチックの溶解に必要な２００〜３０
０〔℃〕（塩化ビニルの場合は７０〔℃〕）程度に設定
し、第二ルツボ７の温度は溶解プラスチックの熱分解に
必要な４００〜５００〔℃〕（塩化ビニルの場合は１７
０〔℃〕）程度に設定する。なお、開閉バルブ７４は閉
じておく。

【００２１】そして、投入口２８から溶解槽２の内部に
廃プラスチックを投入する。この場合、廃プラスチック
は、必要に応じて前処理装置１６により前処理し、この
後、投入口２８に投入する。一方、溶解槽２に投入され
た廃プラスチックは、設定された温度で加熱されること
により溶解される。この際、廃プラスチックとして塩化
ビニルを投入した場合には、溶解中に塩素ガスが発生す
るため、発生した塩素ガスを塩酸化処理部２９に供給し
て塩酸化し、さらに、得られた塩酸をＰＨ中和処理部３
０に供給して中和する。

【００２２】また、溶解槽２内の廃プラスチックがある
程度溶解したなら、撹拌機構部１１における回転駆動部
２４を作動させ、撹拌羽２５を回転させて撹拌を行う。
第一ルツボ４の内部には障害物が存在しないため、溶解
した廃プラスチック（溶解プラスチック）を容易かつ十
分に撹拌することができ、溶解効率を高めることができ
る。そして、十分に溶解したなら開閉バルブ７３を開
き、溶解プラスチックを熱分解槽５に流し込む。

【００２３】熱分解槽５に供給された溶解プラスチック
は、設定された温度で加熱されることにより熱分解され
る。熱分解により発生した分解ガスＧは、送気ダクト７
７を通してスクラバ３４に供給され、分解ガスＧ中の有
害ガスが水酸化ナトリウム溶液のシャワーにより中和さ
れる。中和された分解ガスＧは、テレフタル酸分解装置
Ｍ又はコンデンサユニット３６に供給される。この場
合、廃プラスチックがペットボトル等のポリエチレンテ
レフタレート成形物の場合には、切換バルブ５５の切換
により分解ガスＧをテレフタル酸分解装置Ｍに供給する
とともに、廃プラスチックがこれ以外の場合には、切換
バルブ５５の切換により分解ガスＧを直接コンデンサユ
ニット３６に供給する。

【００２４】次に、テレフタル酸分解装置Ｍの作用、即
ち、本実施例に係るテレフタル酸の分解処理方法につい
て具体的に説明する。

【００２５】テレフタル酸を含む分解ガスＧが、テレフ
タル酸分解装置Ｍに供給されれば、まず、混合部５１に
より水量調整部５２から供給される適量の水分Ｗが分解
ガスＧ中に添加される。この場合、水分Ｗは水蒸気にし
て混合させる。混合部５１を通過した分解ガスＧは、酸
（シリカルアルミナ）又は塩基（酸化カルシウム−酸化
亜鉛）を用いた触媒Ｃの中を通過する。この際、テレフ
タル酸を含む分解ガスＧは、３００〔℃〕以上の高温、
望ましくは、５００〔℃〕前後の温度で加熱される。こ
れにより、テレフタル酸は、高温下で触媒Ｃに接触し、
次工程のコンデンサユニット３６に供給される。そし
て、コンデンサユニット３６により冷却されれば、主
に、ベンゼン，安息香酸及び二酸化炭素を含む分解生成
物が得られる。なお、二酸化炭素はテレフタル酸のカル
ボキシル基の分解によるものである。

【００２６】このように、ポリエチレンテレフタレート
成形物を熱分解した場合、テレフタル酸が大量に発生す
るが、テレフタル酸は、昇華性高沸点化合物であるた
め、直接コンデンサユニット３６に供給した場合には、
前述したように、コンデンサユニット３６内で結晶化
し、管詰まりなどの不具合を招くため、テレフタル酸分
解装置Ｍを通過させることにより気相分解し、結晶化を
生じない分解生成物（低沸点化合物）に変換する。

【００２７】図２には、触媒Ｃの中を通過する前のテレ
フタル酸を１００〔重量％〕とした場合における加熱温
度に対する分解生成物の比率を示す。なお、図２は、触
媒Ｃとして、酸化カルシウム−酸化亜鉛を使用し、分解
ガスＧに混合する水分Ｗを０としたときのデータであ
る。同図から明らかなように、概ね３００〔℃〕以上で
あれば、一定の効果が得られ、５００〔℃〕前後では、
実質全部のテレフタル酸を分解することができる。

【００２８】また、図３には、触媒Ｃの中を通過する前
のテレフタル酸を１００〔重量％〕とした場合における
混合する水分Ｗの量に対する分解生成物の比率を示す。
なお、図３は、触媒Ｃとして、酸化カルシウム−酸化亜
鉛を使用し、分解ガスＧを加熱する温度（反応温度）を
４３０〔℃〕にしたときのデータである。同図から明ら
かなように、分解ガスＧに対して適量の水分Ｗを混合す
れば、転化率は低下するが、安息香酸の選択率が高くな
る。したがって、転化率を重視する場合には、混合部５
１により添加する水分Ｗの量を０にすることが望ましい
が、安息香酸の選択率を重視する場合には、分解ガスＧ
に対して適量の水分Ｗを混合するとともに、混合する水
分Ｗの量を調整して選択率を任意に設定することができ
る。

【００２９】なお、触媒Ｃとして用いるシリカルアルミ
ナと酸化カルシウム−酸化亜鉛を比較した場合、実験的
には、酸化カルシウム−酸化亜鉛のほうがシリカルアル
ミナよりも高活性であり、実用上は酸化カルシウム−酸
化亜鉛を用いることが望ましい。

【００３０】一方、テレフタル酸分解装置Ｍを通過した
分解ガスＧは、コンデンサユニット３６に供給されると
ともに、ポリエチレンテレフタレート成形物以外の廃プ
ラスチックを処理した分解ガスＧは、スクラバ３４から
コンデンサユニット３６に直接供給される。そして、分
解ガスＧは、コンデンサユニット３６により冷却（熱交
換）されることにより、重油（Ａ重油相当）に液化され
る。なお、コンデンサユニット３６はクーリングタワー
３７から送られる冷却液により常時冷却される。そし
て、得られた重油は貯油タンク４０に貯えられる。

【００３１】ところで、熱分解槽５は溶解プラスチック
に対する熱分解処理を行うため、第二ルツボ７の内壁に
は滓（残渣物）が付着しやすい。この場合、清掃（メン
テナンス）時には、掻取機構部１２における回転駆動部
２６を駆動制御し、掻取刃２７を回転させることによ
り、第二ルツボ７の内壁に付着残留した滓（残渣物）を
容易に掻取ることができ、清掃やメンテナンスを容易に
行うことができる。また、この際、開閉バルブ３３を開
くことにより、掻取られた滓を排出管７８を通して残渣
処理部３０に収容するとともに、残渣処理部３０におい
て収容した滓を高温（５５０〜６００〔℃〕程度）で焼
き切る処理を行う。

【００３２】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、
細部の構成，形状，素材，数量，数値，手法等におい
て、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追
加，削除することができる。

【００３３】

【発明の効果】このように、本発明に係るテレフタル酸
の分解処理方法は、ポリエチレンテレフタレートの熱分
解時に発生するテレフタル酸を、気相分解により低沸点
化合物に変換するに際し、テレフタル酸を３００〔℃〕
以上の高温で加熱し、かつ酸又は塩基を用いた触媒に接
触させた後、冷却することにより、ベンゼン，安息香酸
及び二酸化炭素を含む分解生成物に変換するようにした
ため、テレフタル酸の結晶化を回避し、特に、油化還元
装置におけるコンデンサ（熱交換管）の管詰まり問題等
を有効に解消できるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例に係るテレフタル酸の分
解処理方法を実施できるテレフタル酸分解装置のブロッ
ク系統図、

【図２】同テレフタル酸分解装置における加熱温度に対
する分解生成物の比率を示すデータ図、

【図３】同テレフタル酸分解装置における分解ガスに混
合する水分量に対する分解生成物の比率を示すデータ
図、

【図４】同テレフタル酸分解装置を備える廃プラスチッ
クの油化還元装置のブロック系統図、

【図５】同油化還元装置の模式的構成図、

【図６】同油化還元装置における溶解槽及び熱分解槽の
設置例を示す正面図、

【図７】同油化還元装置における溶解槽の断面構成図、

【符号の説明】

Ｃ触媒Ｗ水分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０７Ｃ 63/06 Ｃ０７Ｃ 63/06 Ｃ０８Ｊ 11/12 ＺＡＢＣ０８Ｊ 11/12 ＺＡＢ // Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ (71)出願人 501376545 清水幸子福岡県北九州市小倉南区朽網西１丁目13− 16 (71)出願人 500499667 株式会社ミポ東京都千代田区霞が関３―２―６東京倶楽部ビル１Ｆ (72)発明者吉村乕長野県長野市松代町松代91ー10 (72)発明者三島彰司長野県長野市安茂里小市１ー19ー７ (72)発明者渡辺雅史長野県長野市若里３丁目16−32 近藤荘５号Ｆターム(参考） 4F301 AA25 CA09 CA24 CA27 CA72 4H006 AA05 AC26 BA06 BA07 BA09 BA30 BA33 BC10 BC13 4H029 CA01 CA09 4H039 CA41 CA65 CE90

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエチレンテレフタレートの熱分解時
に発生するテレフタル酸を、気相分解により低沸点化合
物に変換するテレフタル酸の分解処理方法において、前
記テレフタル酸を３００〔℃〕以上の高温で加熱し、か
つ酸又は塩基を用いた触媒に接触させた後、冷却するこ
とにより、ベンゼン，安息香酸及び二酸化炭素を含む分
解生成物に変換することを特徴とするテレフタル酸の分
解処理方法。
【請求項２】前記触媒には、シリカルアルミナ又は酸
化カルシウム−酸化亜鉛（ＣａＯ／ＺｎＯ）を用いるこ
とを特徴とする請求項１記載のテレフタル酸の分解処理
方法。
【請求項３】前記テレフタル酸に所定量の水分を混合
させた後、前記加熱を行うことを特徴とする請求項１記
載のテレフタル酸の分解処理方法。
【請求項４】前記水分の量を調整して前記安息香酸の
選択率を任意に設定することを特徴とする請求項３記載
のテレフタル酸の分解処理方法。