JP2023136646A - 軽質オレフィン含有ガスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの熱供給を減らすと共に、廃プラスチックから軽質オレフィン含有ガスを効率よく回収できる軽質オレフィン含有ガスの製造方法を提供すること。
【解決手段】ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む廃プラスチックを５８０℃以上６８０℃以下で熱分解することにより、熱分解ガス及び熱分解残渣を生成する第１工程と、前記第１工程で生成された前記熱分解ガスを、エチレンガス及びプロピレンガスの少なくとも一方を含む軽質オレフィン含有ガスと、熱分解油とに分離する第２工程と、前記第１工程で生成された前記熱分解残渣、及び前記第２工程で分離された前記熱分解油の少なくとも一方を燃焼させる第３工程と、を有し、前記第１工程は、前記第３工程で得られた熱を、前記廃プラスチックを熱分解する際の熱源として使用する、軽質オレフィン含有ガスの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、軽質オレフィン含有ガスの製造方法に関する。

プラスチックは頑丈で腐食性がないことから、投棄された廃プラスチックによる海洋汚染が世界的な課題となっている。品質が均一かつ単一のプラスチックからなる廃プラスチック（例えばペットボトル）については、マテリアルリサイクルが広く実用化されている。しかしながら、多くの廃プラスチックはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を主体として多様なプラスチックが混合した状態で排出されることから、マテリアルリサイクルは困難であるとされている。
また、ケミカルリサイクルとして、油化、ガス化や鉄鋼業の石炭やコークス炉代替物として活用することが検討されている。例えば、鉄鋼業の高炉及びコークス炉を用いて、石炭代替材をガス化する、又は油化する方法が実用化されている。しかしながら、これらの方法で生成される生成物（ガス及び油）は、プラスチック原料であるモノマーには直接リサイクルすることが困難であるとされている。

一方、廃プラスチックの処理設備で発生する残渣物を利用する方法が検討されている。
例えば、特許文献１には、廃プラスチック油化処理設備において発生する油化不適物やカーボン残渣等の二次廃棄物を部分燃焼してガス化、又は乾留してガス化し、このガスを回収して、廃プラスチック油化処理設備における各種処理炉の燃料として用いることを特徴とする廃プラスチックの二次廃棄物の有効利用方法が開示されている。

また、廃プラスチックの熱分解ガス化反応に関する研究が報告されている。
例えば、非特許文献１、２には、プラスチック廃棄物の有効利用の観点から、熱媒体として過熱水蒸気を用いた固定床流通系常圧装置でポリエチレンまたはポリプロピレンの熱分解ガス化反応を行なったことが記載されている。

特開平１０－１６８４６２号公報

沢口孝志、黒木健、磯野達男、池村糺、ポリエチレンの熱分解ガス化反応、日本化学会誌、１９７７、Ｎｏ．４、ｐ．５６５－５６９ 黒木健、沢口孝志、羽島利生、河島徹、池村糺、ポリプロピレンの熱分解ガス化反応、日本化学会誌、１９７６、Ｎｏ．２、ｐ．３２２－３２７

廃プラスチックをケミカルリサイクルする技術においては、廃プラスチックを熱分解してガス化し、軽質オレフィンガスとして回収する技術が知られている。軽質オレフィンガスは、プラスチック原料として再生することができるので、ケミカルリサイクルで得られる軽質オレフィンガスを効率よく回収するための方法が望まれている。
また、廃プラスチックをガス化する際には、軽質オレフィンガスと共に熱分解残渣が生じる。このような残渣物をエネルギーとして利用できれば有効である。
特許文献１は、廃プラスチックを油化処理する技術であるため、廃プラスチックをガス化する際の熱分解条件について検討がなされていない。
非特許文献１、２では、廃プラスチックをガス化する際に生じる残渣物を利用することについて着目していない。

本発明の目的は、外部からの熱供給を減らすと共に、廃プラスチックから軽質オレフィン含有ガスを効率よく回収できる軽質オレフィン含有ガスの製造方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む廃プラスチックを５８０℃以上６８０℃以下で熱分解することにより、熱分解ガス及び熱分解残渣を生成する第１工程と、前記第１工程で生成された前記熱分解ガスを、エチレンガス及びプロピレンガスの少なくとも一方を含む軽質オレフィン含有ガスと、熱分解油とに分離する第２工程と、前記第１工程で生成された前記熱分解残渣、及び前記第２工程で分離された前記熱分解油の少なくとも一方を燃焼させる第３工程と、を有し、前記第１工程は、前記第３工程で得られた熱を、前記廃プラスチックを熱分解する際の熱源として使用する、軽質オレフィン含有ガスの製造方法が提供される。

本発明の一態様に係る軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、前記熱分解残渣を燃焼させることにより得られた熱を、前記熱源として使用することが好ましい。

本発明の一態様に係る軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、前記熱分解油及び前記熱分解残渣を燃焼させることにより得られた熱を、前記熱源として使用することが好ましい。

本発明の一態様に係る軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、前記熱源として使用する前記熱は、燃焼ガスであることが好ましい。

本発明の一態様に係る軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、前記第１工程は、熱分解装置にて実施され、前記熱分解装置内における前記廃プラスチックの滞留時間は５秒以上１５秒以下であることが好ましい。

本発明の一態様に係る軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、前記廃プラスチックは、ポリエチレン及びポリプロピレンを含むことが好ましい。

本発明の一態様に係る軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、前記廃プラスチック中における前記ポリエチレン及び前記ポリプロピレンの合計の含有量は、７０質量％以上であることが好ましい。

本発明の一態様に係る軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、前記廃プラスチックは、さらにポリ塩化ビニル、ポリスチレン、及び熱硬化性プラスチックから選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。

本発明の一態様によれば、外部からの熱供給を減らすと共に、廃プラスチックから軽質オレフィン含有ガスを効率よく回収できる軽質オレフィン含有ガスの製造方法を提供することができる。

第１実施形態の製造方法に用いられる軽質オレフィン含有ガスの製造設備の一例の概略図。 第１実施形態の製造方法に用いられる軽質オレフィン含有ガスの製造設備の別の一例の概略図。 実施例及び比較例の評価で用いた実験装置の概略図。

本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前に記載される数値を下限値とし、「～」の後に記載される数値を上限値として含む範囲を意味する。

〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る軽質オレフィン含有ガスの製造方法（以下、本実施形態の製造方法とも称する。）は、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む廃プラスチックを５８０℃以上６８０℃以下で熱分解することにより、熱分解ガス及び熱分解残渣を生成する第１工程と、前記第１工程で生成された前記熱分解ガスを、エチレンガス及びプロピレンガスの少なくとも一方を含む軽質オレフィン含有ガスと、熱分解油とに分離する第２工程と、前記第１工程で生成された前記熱分解残渣、及び前記第２工程で分離された前記熱分解油の少なくとも一方を燃焼させる第３工程と、を有する。
前記第１工程は、前記第３工程で得られた熱を、前記廃プラスチックを熱分解する際の熱源として使用する。

本発明者らは、廃プラスチックの熱分解温度を５８０℃以上６８０℃以下に設定することで、廃プラスチックの熱分解に必要な熱量を、廃プラスチックに由来する熱分解生成物（熱分解油及び熱分解残渣の少なくとも一方）から確保しながら、軽質オレフィンガスを効率よく製造できることを見出した。
廃プラスチックを熱分解する際には、大きなエネルギーを必要とするため、通常は、熱分解に必要な熱量（ＬＰＧ及び重油等）を外部から供給する必要がある。
本実施形態の製造方法では、熱分解に必要な熱量を廃プラスチックに由来する熱分解生成物で補うことができる。

廃プラスチックの熱分解温度を５８０℃以上６８０℃以下にする意義について説明する。
本発明者らの知見に基づき、本実施形態では、軽質オレフィンガスの収率（得率）が２５％以上である場合を、軽質オレフィンガスの収率が高いと判断する。
廃プラスチックをケミカルリサイクルする技術において、軽質オレフィンガスを製造する方法としては、例えば、廃プラスチックを油化することで生成したナフサ留分を熱分解する方法、及び廃プラスチックをガス化することで生成した混合ガス（ＣＯ及びＨ_２等）を用いて軽質オレフィンガスを合成する方法がある。
ナフサ留分を熱分解する方法の場合、軽質オレフィンガスの収率は、廃プラスチックの総量に対して１０質量％～１２質量％（エチレン７質量％～８質量％、プロピレン３質量％～４質量％）程度である。
混合ガスを用いて軽質オレフィンガス合成する方法の場合、軽質オレフィンガスの収率は、廃プラスチックの総量に対して２０質量％（エチレン及びプロピレンの合計で２０質量％）程度である。
以上の理由より、本実施形態では、軽質オレフィンガスの収率が２５％以上である場合を、軽質オレフィンガスの収率が高いと判断した。

廃プラスチックの熱分解温度が５８０℃未満であると、廃プラスチックの熱分解が不十分となり、軽質オレフィンガスの収率が２５％未満になる。一方、熱分解油及び熱分解残渣の合計の収率は増える傾向がある。
廃プラスチックの熱分解温度が６８０℃超えであると、廃プラスチックの熱分解が過度に進行し、軽質オレフィンガスの収率が向上するものの、熱分解油及び熱分解残渣の合計の収率は低下する傾向がある。また、廃プラスチックの熱分解温度が６８０℃超えであると、プロピレンガスが他の生成物に転換するため、プロピレンガスの収率が低下するという問題が生じる。
よって、廃プラスチックの熱分解温度を５８０℃以上６８０℃以下にすることで、軽質オレフィンガスの収率をバランスよく向上でき、かつ熱分解の熱量として利用可能な前記熱分解生成物を確保し易くなる。
本実施形態の製造方法によれば、外部からの熱供給を減らし（好ましくは外部からの熱供給を無くし）、かつ廃プラスチックから軽質オレフィン含有ガスを効率よく回収できる。

軽質オレフィンガスの収率（質量％）とは、（軽質オレフィンガスの総生成量（ｋｇ）／原料としての廃プラスチックの総量（ｋｇ））×１００で表される値である。
熱分解油及び熱分解残渣の合計の収率（質量％）とは、（熱分解油及び熱分解残渣の総生成量（ｋｇ）／原料としての廃プラスチックの総量（ｋｇ））×１００で表される値である。
なお、熱分解油及び熱分解残渣の合計の収率は、廃プラスチックを熱分解するために必要な熱量を十分確保する観点から、２３質量％以上であることが好ましい。
軽質オレフィンガスの収率、熱分解油の収率及び熱分解残渣の収率は、例えば、実施例に記載の方法で測定される。

本明細書において、軽質オレフィンガスとは、エチレンガス及びプロピレンガスを意味する。
本明細書において、熱分解ガスとは、廃プラスチックの熱分解で生成したガス成分を意味する。
本明細書において、熱分解油とは、気液分離装置によって熱分解ガスから分離された油成分（炭素数５以上の炭化水素油）を意味する。
本明細書において、熱分解残渣とは、廃プラスチックの熱分解によりガス化されなかった残渣物（チャー及びタール等）を意味する。

本実施形態の製造方法における各工程について説明する。

＜第１工程＞
第１工程は、ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む廃プラスチックを５８０℃以上６８０℃以下で熱分解することにより、熱分解ガス及び熱分解残渣を生成する。第１工程は、第３工程で得られた熱を、廃プラスチックを熱分解する際の熱源として使用する。
廃プラスチックの熱分解温度は、軽質オレフィンガスの収率をより向上させる点で、６２０℃以上６７０℃以下であることがより好ましい。
本実施形態において、第１工程は、熱分解装置にて実施され、熱分解装置内における廃プラスチックの滞留時間は、好ましくは５秒以上１５秒以下である。
熱分解装置内における廃プラスチックの滞留時間が５秒以上１５秒以下であると、廃プラスチックを効率よく熱分解できる。
熱分解装置は特に限定されず、公知の熱分解装置（例えば熱分解炉等）を用いることができる。廃プラスチックのサイズ及び形状としては特に限定されない。熱分解装置の仕様に応じて決定される。

廃プラスチック中におけるポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方の含有量は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上である。
本実施形態において、廃プラスチックは、ポリエチレン及びポリプロピレンを含むことが好ましい。
廃プラスチック中におけるポリエチレン及びポリプロピレンの合計の含有量は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上である。廃プラスチック中におけるポリエチレン及びポリプロピレンの合計の含有量の上限は、１００質量％である。
ポリエチレン及びポリプロピレンの合計の含有量が多い程、プラスチック原料として再生できるエチレンガス及びプロピレンガスの生成量を増やすことができるので好ましい。

本実施形態において、廃プラスチックは、さらにポリ塩化ビニル、ポリスチレン、及び熱硬化性プラスチックから選択される少なくとも一種（以下、他の廃プラスチックとも称する）を含むことも好ましい。
熱硬化性プラスチックとしては、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコン樹脂、及びポリウレタン等が挙げられる。
他の廃プラスチック（ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、及び熱硬化性プラスチックから選択される少なくとも一種）は、原料に由来する熱分解生成物（熱分解油及び熱分解残渣の少なくとも一方）を生成し易いので、廃プラスチックが他の廃プラスチックを含む場合、廃プラスチックの熱分解に必要な熱量を確保し易くなる。
例えば、廃プラスチックの熱分解温度を高くすると、熱分解がより進行するが、一方で、熱分解油及び熱分解残渣の合計の収率が低下し、廃プラスチックを熱分解するための熱量を確保しにくくなる。
このような場合に、廃プラスチックが、他の廃プラスチックを含むことで、廃プラスチックの熱分解に必要な熱量を他の廃プラスチックから補うことができる。

本実施形態において、廃プラスチックがポリ塩化ビニル、ポリスチレン、及び熱硬化性プラスチックから選択される少なくとも一種（他の廃プラスチック）を含む場合、廃プラスチック中における当該他の廃プラスチックの含有量は、２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。廃プラスチックが他の廃プラスチックを含む場合、廃プラスチック中におけるポリエチレン、ポリプロピレン及び他の廃プラスチックの合計の含有量の上限は、１００質量％である。
本実施形態において、廃プラスチックがポリ塩化ビニルを含む場合、廃プラスチック中におけるポリ塩化ビニルの含有量は、２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましい。
本実施形態において、廃プラスチックがポリスチレンを含む場合、廃プラスチック中におけるポリスチレンの含有量は、２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましい。
本実施形態において、廃プラスチックが熱硬化性プラスチックを含む場合、廃プラスチック中における熱硬化性プラスチックの含有量は、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましい。

＜第２工程＞
第２工程は、第１工程で生成された熱分解ガスを、エチレンガス及びプロピレンガスの少なくとも一方を含む軽質オレフィン含有ガスと、熱分解油とに分離する。
第２工程は、例えば、公知の気液分離装置にて実施される。また、第２工程は、インピンジャーを用いて実施することもできる。
気液分離装置に導入された熱分解ガスは、例えば、４０℃程度に冷却される。この冷却により、熱分解ガス中に含まれる油成分は凝縮し、熱分解油として分離される。
また、熱分解ガス中に含まれる非凝縮性のガス成分は冷却器塔頂から軽質オレフィン含有ガスとして分離される。

＜第３工程＞
第３工程は、第１工程で生成された熱分解残渣、及び第２工程で分離された熱分解油の少なくとも一方を燃焼させる。
第３工程は、例えば、公知の燃焼装置（例えば燃焼炉等）にて実施される。
燃焼装置には、第１工程で生成された熱分解残渣、及び第２工程で分離された熱分解油の少なくとも一方が導入されて燃焼される。
燃焼温度は、例えば、８５０℃以上１０００℃以下である。
燃焼時間は、例えば、２秒以上である。

本実施形態において、熱分解残渣を燃焼させることにより得られた熱を、廃プラスチックを熱分解する際の熱源として使用することが好ましい。

本実施形態において、熱分解油及び熱分解残渣を燃焼させることにより得られた熱を、廃プラスチックを熱分解する際の熱源として使用することがより好ましい。
熱分解油及び熱分解残渣の両方を燃焼させることで、熱分解油及び熱分解残渣から得られる熱量を増加できる。その結果、外部からの熱供給をより減らすことができる。

廃プラスチックを熱分解する際の熱源として使用する前記熱（熱分解残渣、又は熱分解油及び熱分解残渣を燃焼させることにより得られた熱）は、燃焼ガスであることが好ましい。
前記熱の使用態様としては、例えば、下記（１）から（３）の態様が挙げられる。
（１）燃焼装置で発生した燃焼ガスを熱分解装置に直接導入して廃プラスチックを熱分解する際の熱源として使用する態様
（２）燃焼ガスを熱分解装置周囲に供給し、伝熱により廃プラスチックを熱分解する際の熱源として使用する様態
（３）燃焼装置で燃焼により生じた熱を砂等の流動媒体に伝熱し、伝熱された流動媒体を熱分解装置に導入して廃プラスチックを熱分解する際の熱源として使用する態様

本実施形態の製造方法は、例えば、図１に示す軽質オレフィン含有ガスの製造設備１を用いて実施できる。

＜全体構成＞
軽質オレフィン含有ガスの製造設備１は、熱分解装置１０と、燃焼装置１２と、気液分離装置１４と、廃プラスチックが熱分解装置１０に導入される流路Ｌ１と、熱分解装置１０及び気液分離装置１４を接続する流路Ｌ２と、熱分解装置１０及び燃焼装置１２を接続する流路Ｌ３と、気液分離装置１４で分離された軽質オレフィン含有ガスが流通する流路Ｌ４と、気液分離装置１４で分離された熱分解油が流通する流路Ｌ５とを備える。図１中、符号Ｈ１は、燃焼装置１２で発生した熱が熱分解装置１０に供給されることを示している。符号Ｈ１は、例えば、熱分解装置１０及び燃焼装置１２を接続する流路である。

図１に示す製造設備１では、以下のようにして軽質オレフィン含有ガスが製造される。

ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む廃プラスチックが、流路Ｌ１を介して熱分解装置１０に導入される。熱分解装置１０では、廃プラスチックが熱分解されて熱分解ガス及び熱分解残渣が生成する。
熱分解装置１０で生成した熱分解ガスは、流路Ｌ２を介して気液分離装置１４に導入される。
気液分離装置１４では、熱分解ガスを、軽質オレフィン含有ガスと、熱分解油とに分離する。
気液分離装置１４で分離された軽質オレフィン含有ガスは、流路Ｌ４を介して各種設備（例えば、エチレン製造設備、プロピレン製造設備、及びガス回収装置等）に供給され利用される。
気液分離装置１４で分離された熱分解油は、流路Ｌ５を介して各種設備（例えば、常圧蒸留設備、及び流動分解接触装置等）に供給され利用される。
熱分解装置１０で生成した熱分解残渣は、流路Ｌ３を介して燃焼装置１２に導入される。熱分解装置１０では、熱分解残渣が燃焼され、燃焼ガスが発生する。熱分解残渣の燃焼により発生した熱（例えば燃焼ガス）は、熱分解装置１０に導入されて廃プラスチックを熱分解する際の熱源として利用される。

また、第１実施形態の製造方法は、例えば、図２に示す軽質オレフィン含有ガスの製造設備１Ａを用いて実施できる。

＜全体構成＞
軽質オレフィン含有ガスの製造設備１Ａは、図１で説明した製造設備１に対し、気液分離装置１４で分離された熱分解油が流路Ｌ６を介して燃焼装置１２に導入されること以外は、製造設備１と同様である。
図２では、図１で説明した製造設備１との相違点について説明し、その他の記載は省略もしくは簡略化する。

図２に示す製造設備１Ａでは、熱分解装置１０に導入された熱分解残渣及び熱分解油が共に燃焼され、燃焼ガスが発生する。熱分解残渣及び熱分解油の燃焼により発生した熱（例えば燃焼ガス）は、熱分解装置１０に導入されて廃プラスチックを熱分解する際の熱源として利用される。

〔他の実施形態〕
図２の製造設備において、例えば、流路Ｌ３及び流路Ｌ６が混合装置に接続され、当該混合装置で熱分解残渣及び熱分解油を混合した後、その混合物を燃焼装置に導入してもよい。

以下、本発明に係る実施例を説明する。本発明はこれらの実施例によって何ら限定されない。

〔評価に用いた実験装置の構成〕
以下の実施例及び比較例の評価は図３に示す実験装置１００を用いて行った。図３に、実験装置１００の概略図を示す。
実験装置１００は、図１に示す軽質オレフィン含有ガスの製造設備１を実験用に小型化して改良した装置である。
実験装置１００は、熱分解装置１０Ａと、直列に接続された３本のインピンジャー２０と、廃プラスチックが導入される流路Ｌ１Ａと、熱分解装置１０Ａ及びインピンジャー２０を接続する流路Ｌ２Ａと、各インピンジャー２０を接続する流路２１と、熱分解残渣を回収する排出口２３と、軽質オレフィン含有ガスを排出する流路２２と、を備えている。流路２２には、流量計２４が設けられている。それぞれのインピンジャー２０には冷却水Ｗが貯留されている。

〔実施例１〕
ポリエチレン４７．５質量％、ポリプロピレン４７．５質量％、及びポリ塩化ビニル５質量％からなる廃プラスチック３００ｇを下記条件で熱分解し、熱分解ガス及び熱分解残渣を生成した。
－条件－
・熱分解装置 ：実験装置が備える熱分解装置１０Ａ（容積８Ｌ）
・熱分解温度 ：６００℃
・圧力 ：２ｋＰａ
・廃プラスチックの滞留時間：８秒

次に、熱分解装置１０Ａで生成した熱分解ガスを下記条件で３本のインピンジャー２０に貯留された冷却水に順番に通気させることで、熱分解油を凝縮させた。なお、インピンジャー２０内の冷却水Ｗは外部から氷冷することで０℃に調整されている。
熱分解実験終了後、インピンジャー２０の冷却水Ｗの上部に凝縮した凝縮物を１日静置して油層と水層とに分離（静置分離）したのち、油層のみを熱分解油として回収した。
水中への通気により凝縮されなかったガス（軽質オレフィン含有ガス）は、流路２２から回収した。また、熱分解残渣も排出口２３から回収した。
－条件－
・各インピンジャー２０内の冷却水Ｗ ：９００ｍＬ
・冷却水Ｗの温度：０℃

〔実施例２及び比較例１～２〕
廃プラスチックの熱分解温度を表１に記載の温度に変更した以外、実施例１と同様の方法で、廃プラスチックを熱分解し、熱分解油、軽質オレフィン含有ガス及び熱分解残渣を回収した。

＜評価＞
実施例１～２及び比較例１～２で得られた熱分解油、軽質オレフィン含有ガス及び熱分解残渣の収率を、それぞれ以下の方法で求めた。なお、熱分解残渣の収率は、燃焼ガス中のＣＯ及びＣＯ_２の組成から求めた。
燃焼ガスは以下の方法で生成させた。
熱分解残渣を回収後、燃焼炉に導入した。次に、熱分解残渣を空気雰囲気下で６５０℃、３０分間、燃焼させることで燃焼ガスを生成させた。生成した燃焼ガスを採取し、後述の方法で燃焼ガス中のＣＯ及びＣＯ_２の組成を測定した。
結果を表１に示す。表１の値は、原料として用いた廃プラスチック３００ｇに対する各成分の収率（各成分の質量の百分率）を表す

（熱分解油の収率）
回収した熱分解油を、分液漏斗を用いて油層のみを分離及び秤量し、この秤量値を熱分解油の質量とした。得られた質量から熱分解油の収率を求めた。

（軽質オレフィン含有ガスの収率）
ガス流量計（シナガワ社製、型番Ｗ－ＮＫ－５）を用いて、軽質オレフィン含有ガス総量を測定した。
ガスクロマトグラフを用いて、軽質オレフィン含有ガス中の各成分（炭化水素留分及び水素）の組成を測定した。得られた組成から軽質オレフィン含有ガス中に含まれる各成分の収率を求めた。
なお、軽質オレフィン含有ガス中の炭化水素留分の組成は、２つのＡｇｉｌｅｎｔ社製カラムを、品番「１２３－１０１５」及び品番「１９０９１Ｐ－Ｓ１２」の順で接続し、品番「１２３－１０１５」の側から軽質オレフィン含有ガスを通気して測定した。
ガスクロマトグラフの条件は以下の通りである。

（軽質オレフィン含有ガス中の炭化水素留分）
－条件－
・測定機：ガスクロマトグラフ（Ａｇｉｌｅｎｔ社製、品番：７８９０Ａ）
・検出器：ＦＩＤ（水素炎イオン化検出器）
・カラム：Ａｇｉｌｅｎｔ社製、品番：１２３－１０１５、及び１９０９１Ｐ－Ｓ１２
・検出器温度：２５０℃

（軽質オレフィン含有ガス中の水素）
－条件－
・測定機：ガスクロマトグラフ（Ａｇｉｌｅｎｔ社製、品番：７８９０Ａ）
・検出器：ＴＣＤ（熱伝導度型検出器）
・カラム：Ａｇｉｌｅｎｔ社製、品番：Ｇ３５９１－８００２２
・検出器温度：２５０℃

（熱分解残渣の収率）
ガス流量計（シナガワ社製、型番Ｗ－ＮＫ－５）を用いて燃焼ガスの総量を測定した。
ガスクロマトグラフを用いて、燃焼ガス中のＣＯ及びＣＯ_２の組成を測定し、得られた組成から熱分解残渣の収率を算出した。
なお、燃焼ガス中のＣＯ及びＣＯ_２の組成は、２つのＡｇｉｌｅｎｔ社製カラムを、品番「Ｇ３５９１－８０００４」及び品番「３５９１－８００１７」の順で接続し、品番「Ｇ３５９１－８０００４」の側から燃焼ガスを通気して測定した。
ガスクロマトグラフの条件は以下の通りである。

（燃焼ガス中のＣＯ及びＣＯ_２）
－条件－
・測定機：ガスクロマトグラフ（Ａｇｉｌｅｎｔ社製、品番：７８９０Ａ）
・検出器：ＴＣＤ（熱伝導度型検出器）
・カラム：Ａｇｉｌｅｎｔ社製、Ｇ３５９１－８０００４、及びＧ３５９１－８００１７
・検出器温度：２５０℃

・表１の説明
Ｎｏ Ｄａｔａは、測定しなかったことを示す。

廃プラスチックを５８０℃以上６８０℃以下で熱分解した実施例１～２は、廃プラスチックを５８０℃未満で熱分解した比較例１に比べ、エチレンガス及びプロピレンガスの収率が向上した。
また、廃プラスチックを５８０℃以上６８０℃以下で熱分解した実施例１～２は、廃プラスチックを６８０℃超えで熱分解した比較例２に比べ、プロピレンガスの収率が向上した。一方、比較例２は、実施例１～２に比べ、エチレンガスの収率が向上した。比較例２は、廃プラスチックの熱分解が過度に進行し、プロピレンガスがエチレンガスに転換したためエチレンガスの収率が高くなったと考えられる。
また、比較例２は、熱量となる熱分解油及び熱分解残渣の合計の収率が低くなった。この収率は、廃プラスチックを熱分解するために必要とされる熱量としては不十分な収率であった。
以上より、本実施例によれば、軽質オレフィンガスの収率をバランスよく向上でき、かつ熱量となる熱分解油及び熱分解残渣の収率を十分確保できる。

本発明の軽質オレフィン含有ガスの製造方法は、軽質オレフィン含有ガスをプラスチック原料として再生できるため、産業上利用可能である。

１，１Ａ…製造設備、１０，１０Ａ…熱分解装置、１２…燃焼装置、１４…気液分離装置、２０…インピンジャー、２１，２２…流路、２３…排出口、２４…流量計、１００…実験装置１００，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ１Ａ，Ｌ２Ａ…流路。

Claims (8)

1. ポリエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を含む廃プラスチックを５８０℃以上６８０℃以下で熱分解することにより、熱分解ガス及び熱分解残渣を生成する第１工程と、
   前記第１工程で生成された前記熱分解ガスを、エチレンガス及びプロピレンガスの少なくとも一方を含む軽質オレフィン含有ガスと、熱分解油とに分離する第２工程と、
   前記第１工程で生成された前記熱分解残渣、及び前記第２工程で分離された前記熱分解油の少なくとも一方を燃焼させる第３工程と、を有し、
   前記第１工程は、前記第３工程で得られた熱を、前記廃プラスチックを熱分解する際の熱源として使用する、
   軽質オレフィン含有ガスの製造方法。
2. 請求項１に記載の軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、
   前記熱分解残渣を燃焼させることにより得られた熱を、前記熱源として使用する、
   軽質オレフィン含有ガスの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、
   前記熱分解油及び前記熱分解残渣を燃焼させることにより得られた熱を、前記熱源として使用する、
   軽質オレフィン含有ガスの製造方法。
4. 請求項２または請求項３に記載の軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、
   前記熱源として使用する前記熱は、燃焼ガスである、
   軽質オレフィン含有ガスの製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、
   前記第１工程は、熱分解装置にて実施され、
   前記熱分解装置内における前記廃プラスチックの滞留時間は５秒以上１５秒以下である、
   軽質オレフィン含有ガスの製造方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、
   前記廃プラスチックは、ポリエチレン及びポリプロピレンを含む、
   軽質オレフィン含有ガスの製造方法。
7. 請求項６に記載の軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、
   前記廃プラスチック中における前記ポリエチレン及び前記ポリプロピレンの合計の含有量は、７０質量％以上である、
   軽質オレフィン含有ガスの製造方法。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の軽質オレフィン含有ガスの製造方法において、
   前記廃プラスチックは、さらにポリ塩化ビニル、ポリスチレン、及び熱硬化性プラスチックから選択される少なくとも一種を含む、
   軽質オレフィン含有ガスの製造方法。
   

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