JP3265411B2 - 廃プラスチックの油化方法 - Google Patents

廃プラスチックの油化方法

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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、廃プラスチックを熱分
解し、油化する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】代表的なスチレン系プラスチックとし
て、発泡スチロールがある。発泡スチロールは、各種電
気製品の梱包や魚運搬用トロ箱、充填材として、年間約
38万t生産される。その回収率は、約10%強で、主
として、再生プラスチックとし、プランター等に利用さ
れるているにすぎない。
【0003】発泡スチロールは、腐食させることが出来
ないので土に埋めるることが難しい、燃焼すると黒煙と
高熱を生じ、焼却炉での処理に困難をきたす等の問題を
抱えている。
【0004】そのため、発泡スチロールの代替品を開発
し、発泡スチロールの製造を見直したいとの考えがあ
る。しかし、発泡スチロール代替品の開発は遅々として
進まないため、使用後の処理の問題は、深刻さを増して
いる。
【0005】使用済の発泡スチロールを加熱分解して液
体とし、燃料として使用する方法について、幾つかの方
法がある。例えば、発泡スチロールを低温(約450
℃)、或は、高温(600℃以上)で、熱分解し、生成
蒸気を冷却し、気体及び液体として回収する方法であ
る。これらの方法で、問題になるのは、熱分解後の炭素
質の残さ(チャー)である。
【0006】
【本発明が解決する問題】本発明は、かかる問題点に鑑
みなされたもので、その目的は、発泡スチロールを、低
温(400℃以下)で加熱分解してモノマーに変え、そ
して、燃料として利用するための新しい方法を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の手段
で解決される。すなはち、減容化した発泡スチロール
を、減圧化で加熱すると、約150℃以上で熱分解が始
まり蒸気が生じること及び溶融した発泡スチロールを火
山噴出物及び砂鉄に接触加熱すると、溶融物の熱分解が
促進されることを見いだした。本発明は、上記知見に基
ずいてなされたものである。
【0008】
【作用】スチレン樹脂を連続的に加熱して行くと250
℃付近から熱分解が始まり蒸気が出始める。蒸気の発生
量は、最初は僅かであるが、350℃を越えた付近から
活発となり、450℃付近で出尽くす。加熱雰囲気を減
圧下とすると、約120℃付近からスチロールの熱分解
が始まり、200℃付近で活発となり、350℃で出尽
くす。350℃以下で発生した蒸気を冷却した液体は、
やや、黄味を帯び、90〜99%のスチレンモノマーか
らなる。350℃以上で発生した蒸気を冷却して得た液
体は、濃褐色で、粘性が高く、約40%程度のスチレン
モノマーを含む。また、減圧下で、スチレンを熱分解す
る際、火山噴出物或は砂鉄と接触させながら加熱する
と、スチレン分解速度が増加する。火山噴出物或は砂鉄
は、スチレンの熱分解に対し、触媒作用或は加熱面積の
増加等のプラスの作用を持つものと考えられるが、その
機構の詳細は、不明である。火山噴出物、砂鉄或は両者
の混合物を接触させながら、熱分解を行うと、250℃
〜300℃付近で、十分な速さの分解速度を得ることが
出来る。従って、従来の加熱分解の際用いられた、45
0℃という高温を用いる必要がない。すなはち、加熱分
解の際に、高い粘性を持つ濃褐色の液体が生成せず、ま
た、チャーと呼ばれる炭素質残さの生成もない。
【0009】
【実施例】次ぎに、実施例によって、本発明を説明す
る。
【実施例1】図1に、加熱分解装置(Yamato製ロ
ータリーエバポレーター)を示す。ロータリーエバポレ
ーターの蒸発フラスコ(1)の下部に〜1,200Wの
電熱器(2)を置き、その周辺を、断熱レンガ(3)で
囲み、加熱部分とした。フラスコの底部に、熱電対(P
t6Rh−Pt30Rh;JISR)を差込み測定した
温度は、電熱器の出力、1,200W;245℃であっ
た。加熱分解は次の2方法により行った。 (1)発泡スチロールを、加熱減容し、加熱分解する。 (2)発泡スチロールを、加熱減容し、約2mm及び5
mm径の火山灰(4)(各々A及びBと呼ぶ)を加え加
熱分解する。 発泡スチロールを、蒸発フラスコに入れ、ハンディアス
ピレーターで系内を減圧にし、加熱を始めた。熱分解に
より生じた気体は、冷却管(5)で、冷却され、冷却器
の下部にる受け器(6)に溜る。測定は、挿入量(A)
を測りとり、加熱前後の蒸発フラスコの重量を測り、蒸
発量(B)と残量(C)を、受け器の加熱前後の重量を
測り、凝縮量(D)を求め、次式で、各値を求めた。 蒸発量(%)=(B/A)・100 凝縮量(%)=(D/B)・100 ロス量(%)={(A‐C−D)/A}・100 (表1)に、加熱温度245℃、加熱時間35〜126
分で、火山灰を加えない場合及び加えた場合の蒸発量、
蒸発フラスコ内部の残量、蒸発蒸気の凝縮量及びロス量
を示した。約5分後(火山灰添加の場合約16分)に、
蒸気の発生が始まり、6〜25分(火山灰添加の場合、
16〜25分)の間、激しく白煙が発生し、その後減少
する。加熱時間は、まず、一律35分とし、その後、白
煙の発生状況及び液体の凝縮状況を観察しながら、白煙
の発生が終了したと見えた時に終了した。発泡スチロー
ルを、245℃、35分加熱し、約93%を蒸発させ、
約85%を液体として、そして、126分で、約98を
蒸発させ、約87%を液体として回収することが出来
た。火山灰(A)を、発泡スチロール挿入量の.9.5
%(外がけ)及び19%添加すると、蒸発量は、35分
で、各々91.7%及び89.7%と低下したが、火山
灰(A)を、19%及び59%添加し、加熱時間65分
で、両者とも99%以上となった。すなはち、火山灰
(A)の添加により、65分で、ほぼ全量を蒸発するこ
とが出来た。これは、火山灰を添加しない場合に比べ、
約50%弱時間を短縮出来た。蒸発時の観察によると、
火山灰(A)添加により、スチロールの分解による白い
蒸気の発生は、より活発になり、スチロール溶液が、蒸
発フラスコの内部で、激しく飛散した。火山灰(A)を
添加した時の、35分での蒸発量の低下は、液相が飛散
し、蒸発フラスコの低温部分に付着したためと考えられ
る。スチロール溶液が飛散しないように、火山灰(A)
を59%、更に粒径の大きな火山灰(B)を59%及び
238%添加し、加熱分解した。蒸発状況は、火山灰
(A)で、蒸発フラスコからの白い蒸気の発生が、極め
て活発で、受け器の内部及び冷却器の内部に、白い蒸気
が、充満した。一方、火山灰(B)で、白い蒸気の発生
は少なく、透明な蒸気の発生量が多いようであった。そ
の結果、スチロールの蒸発量は何れの場合も、加熱時間
35分で、97%以上,65分で99〜100%であ
り、火山灰添加の効果が認められた。
【実施例2】実施例1で、ヒーターを600W(熱電対
で測定した温度は175℃)とし、火山灰(B)、砂鉄
及びTiを添加し、その効果を無添加の場合と比較し
た。測定項目は、実施例1と同じである。(表2)に、
その結果を示す。無添加の場合、白煙の発生が、約6分
(火山灰(A)及び火山灰(B)が、約19分)で始ま
り、約18〜19分で、受け器に、液の滴下が、観察さ
れた。蒸気の発生量は、35分で、火山灰を添加した場
合の方が、少ないが、126分で、明かに、火山灰及び
Tiを添加した方が多くなった。すなはち、無添加に比
べ、火山灰(B)で、約1.2倍、火山灰(A)及びT
iで、約1.5倍であった。35分での、蒸気発生量の
差は、火山灰及びTiを添加した場合、熱容量が大き
く、加熱されにくいことによると考えられる。火山灰
(A)及び火山灰(B)の差は、両者の粒度の差によ
る、接触面積の違いによるものと考えられる。砂鉄は、
火山灰及びTi程、その影響は、顕著ではないが、65
分経過後の蒸気の発生量が多く、効果あがあると、推定
した。この結果、火山灰、砂鉄及びTiの添加は、スチ
ロールの熱分解に、明かに、プラスの効果があることが
わかる。
【実施例3】図2及び図3に、本発明のスチロール油化
方法を基にした、連続油化装置を示す。その構成は、基
本的に、スチロールのホッパー部(スチロールの軟化
部)、スチロールの貯蓄部、連続供給用バルブ、スチロ
ールの熱分解炉、発生蒸気の冷却部、凝集液体の貯蓄部
及び減圧用装置からなる。図3は、軟化したスチロール
をスチロールの貯蓄部に連続的に供給するスクリュー及
び加熱炉の内部に、トレイを備えている。図2におい
て、スチロール軟化部は、約210℃、貯蓄部は、約約
220℃にし、熱分解炉を約250℃として、連続し
て、スチロールの熱分解が出来、やや黄色の液体を得る
ことが出来た。図3は、スチロール軟化部の温度を約1
90℃、そのほかは、図2と同じ条件で、やや、黄色の
液体を連続して、得ることが出来た。
【実施例4】実施例1で得た炭化水素油をC重油に50
vol%添加し密度、引火点、粘度及び発熱量を測定し
た。その結果を(表3)に示す。この結果、C重油に、
スチロールの熱分解油を50vol%添加し、C重油の
粘度を著しく低下させ、かつ、灯油並の燃料とすること
が出来ことがわかる。
【0010】
【発明の効果】発泡スチロールを減容化し、減圧下で、
火山噴出物或は砂鉄と接触させながら加熱分解し、炭化
水素油を低温で製造出来る方法を示した。また、この炭
化水素油の引火点及び流動点を測定し、灯油並の燃料と
なることをしめした。さらに、本方法を連続化できる装
置を開発し、工業化への道を拓いた。
【表の説明】
(表1) スチロールの熱分解に及ぼす火山灰(A)及
び火山灰(B)の影響。 熱分解温度;245℃ (表2) スチロールの熱分解に及ぼす火山灰(A)、
火山灰(B)及び砂鉄の影響。 熱分解温度;175℃ (表3) C重油に50vol%炭化水素油を加えた油
の特性。
【図面の簡単な説明】
【図1】 スチロールの熱分解実験に用いたエバポレー
ター
【符号の説明】
1;蒸発フラスコ、2;ヒーター、3;断熱煉瓦、4;
火山灰、5;受け器、6;冷却器、7;アスピレーター
【図2】 スチロールの熱分解実験用に開発した連続装
【符号の説明】
1;廃プラスチック投入口、2;ホッパー(プラスチッ
クの軟化部)、3;貯蓄槽、4;ロータリーバルブ、
5;熱分解炉、6;ヒーター、7充填材(火山灰)、
8;ドレン口、9;冷却器、10;受け器、11;エバ
ポレーター、
【図3】 スチロールの熱分解実験用に開発した連続装
【符号の説明】
1;廃プラスチック投入口、2;ホッパー(プラスチッ
クの軟化部)、3;貯蓄槽、4;ローターリーバルブ、
5;熱分解炉、6;ヒーター、7;充填材(火山灰)、
8;ドレン口、9;冷却器、10;受け器、11;エバ
ポレーター、12;トレイ、13;搬送用スクリュー
【表1】
【表2】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C10G 1/10 B09B 3/00 302 B29B 17/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】廃スチレン系樹脂を減圧下で、火山噴出物
    と接触させながら、120〜400℃に加熱し、生成し
    た蒸気を冷却し液化する廃プラスチックの油化方法。
  2. 【請求項2】廃スチレン系樹脂を減圧下で、砂鉄と接触
    させながら、120〜400℃に加熱し、生成した蒸気
    を冷却し液化する廃プラスチックの油化方法。
  3. 【請求項3】廃スチレン系樹脂を減圧下で、Tiと接触
    させながら、120〜400℃に加熱し、生成した蒸気
    を冷却し液化する廃プラスチックの油化方法。
  4. 【請求項4】廃スチレン系樹脂を加熱しながら連続的に
    供給し貯蔵する容器と、貯蔵容器から回転バルブで連続
    的に所定量供給する部分と、火山灰或は砂鉄を充填し加
    熱する部分と、発生した蒸気を冷却液化する部分と、液
    体を貯蔵する部分を連結し、真空に引く装置で系内を減
    圧にしつつ廃スチレン系樹脂を油化する装置。
  5. 【請求項5】廃スチレン系樹脂を加熱しながらスクリュ
    ーで連続的に供給し貯蔵する容器と、貯蔵容器から回転
    バルブで連続的に所定量供給する部分と、トレイを積み
    重ねその中に火山灰或は砂鉄を充填したものを内臓した
    加熱部分と、発生した蒸気を冷却液化する部分と、液体
    を貯蔵する部分を連結し、真空に引く装置で系内を減圧
    にしつつ廃スチレン系樹脂を油化する装置。
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