JP4337517B2

JP4337517B2 - 廃プラスチックのケミカルリサイクル方法及びその装置

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Publication number: JP4337517B2
Application number: JP2003392795A
Authority: JP
Inventors: 正皓伊東; 順也西野; 裕信藤吉; 禎石野森; 伸彦久保田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: JP2005154517A

Description

本発明は、廃プラスチック、特に都市ゴミ等の廃棄物に含まれる廃プラスチックのうち、主にポリオレフィン系プラスチック（ポリエチレン、ポリプロピレン等）を処理して、プラスチック原料として再利用できる炭素数２〜４のオレフィンガス、燃料電池用燃料、水添・脱硫用原料として再利用できる水素、及び化学／医薬原料として再利用できるベンゼン、トルエン、及びキシレン（以下、ＢＴＸと称する。）等の芳香族炭化水素を高効率に回収できるようにした廃プラスチックのケミカルリサイクル方法に関するものである。

近年、都市ゴミ等の廃棄物として多量の高分子廃棄物（廃プラスチック）の発生量が増加しており、こうした廃プラスチックの処理が大きな社会問題となっている。プラスチックの生産量は、ポリオレフィン系プラスチック（ポリエチレン、ポリプロピレン等）が最も多く、そのために発生する廃プラスチックの量もポリオレフィン系プラスチックが最も多くなっている。近年、ペットボトルや発泡材容器等は分別回収がすすめられるようになってきているが、種々のプラスチック製の容器、板、袋、帯状物等は分別されることなく一括して処理されている。

従来からこのような廃プラスチックをリサイクルする方法としては、高炉原料化方法、油化方法、ガス化方法等が考えられている。
高炉原料化方法は、高炉原料に廃プラスチックを添加して、製鉄時の還元剤とするものであるが、最終的には二酸化炭素（ＣＯ_２）となって排出されるものである。
油化方法は、廃プラスチックを、鉄や白金を担持した活性炭触媒の存在下、又は触媒の存在なしで加熱処理することにより熱分解し、その後コンデンサーにより凝縮させて水素（Ｈ_２）を含む炭素数１〜２０程度の多様の組成が混在した回収油を得るようにしたものである。この回収油は、種々の燃焼設備でそのまま燃料として用いたり、或いは精製することによってガソリンを得たり、更にはオレフィンガスや化学／医薬原料等を得るようにしている。
ガス化方法は、廃プラスチックを６００〜１４００℃で加熱して熱分解し、得られた分解ガスをメタノールやアンモニアを合成する際の原料とするものである。

上記高炉原料化方法では、廃プラスチックを単に製鉄時の還元剤として利用するというものであるが、高炉の還元剤として用いられる量には限りがあり、発生する廃プラスチックの量からみて利用される量は非常に少なく期待できる効果も小さい。又、還元剤として添加した廃プラスチックは、単に二酸化炭素（ＣＯ_２）となって排出されるものであり、よって、石油資源から作られたプラスチックが石油化学原料としてリサイクルされてはおらず、単に消費されてしまうという問題がある。

又、油化方法では、得られる回収油の組成が多様であるために、特定化合物を回収することが困難であり、特に、プラスチック原料となるオレフィンガス、或いは燃料電池用燃料、水添・脱硫用原料として利用できる水素（Ｈ_２）、更には化学／医薬原料として利用できるベンゼン、トルエン、キシレン（ＢＴＸ）の回収率が低かった。又、回収油の組成が多岐にわたるために、必要な成分を取り出すための複雑な精製工程が必要である。従って、実用上は燃料油としての用途のみに限定され、この場合も石油化学原料としてリサイクルされずに単に消費されてしまうという問題がある。

ガス化方法では、単純に廃プラスチックを熱分解によってガス化するために、６００〜１４００℃という高温で加熱処理する必要があリ、そのためにエネルギー消費量が増加しかつ反応器の製作にも耐熱性材料を必要として装置コストが増化する問題がある。又、ガス化方法は高温で分解処理することにより水素（Ｈ_２）及び一酸化炭素（ＣＯ）を生成するものであるが、メタノールやアンモニア等を合成する際には、更に多くのエネルギーが必要になるという問題がある。このようなエネルギー的、設備的に多大な費用を要する方法は、廃プラスチックのリサイクル方法として採用することは困難である。

また、前記したように例えばポリ塩化ビニルで成形された容器やその他の材料、或いはハロゲン元素により表面加工して通気性を遮断した袋やシート等のように、ハロゲン元素を含有するものが多く混在している。
このようなハロゲン元素を含む廃プラスチックは、環境汚染の問題から確実にハロゲン元素を分離除去して処理する必要があるが、一般には単に高温で焼却処理するという方法が取られていたので、ダイオキシンの発生という新たな環境汚染問題が生じるようになってきた。

一方、廃プラスチックをプラスチックの基礎物質原料として有効に再生しようとするケミカルリサイクル方法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
本出願人も、先に上記実情に鑑み廃プラスチックを脱ハロゲン元素処理してハロゲン元素を確実に除去し、かつ脱ハロゲン元素された廃プラスチックからプラスチック原料としてのオレフィンガス及び水素、並びに化学／医薬原料としてのＢＴＸを効果的に回収することができるようにした廃プラスチックのケミカルリサイクル方法及び装置を提案した（例えば、特許文献２参照。）。
この方法は、廃プラスチックからポリオレフィン系プラスチックとそれ以外のプラスチックとを分離する前処理工程(Ｉ)と、ポリオレフィン系プラスチックを熱分解により気化する加熱分解工程(II)と、その熱分解ガスからガリウム又はホウ素を含有した珪酸塩触媒の存在下で反応させて、炭素数２〜４のオレフィン成分と水素からなる気相成分と、芳香族炭化水素を主体とする液相成分を生成する触媒分解工程(III）と、前記触媒分解工程(III) で得られた気相成分と液体成分とを分離する気液分離工程（IV）と、前記気液分離工程(IV)で得られた気相成分からオレフィン成分と水素を分離する水素分離工程(Ｖ)及び前記気液分離工程(IV)で得られた液相成分からベンゼン、トルエン及びキシレンを分離取得する分溜工程(VI)とを有する方法である。

この発明によれば、前処理工程において、廃プラスチックの大半を占めるポリオレフィン系プラスチックとそれ以外のプラスチックとに効果的に分離し、そのポリオレフィン系プラスチックを加熱分解工程で気化させ、加熱分解工程で得た熱分解ガスをガリウム又はホウ素を含有する珪酸塩触媒の存在下で加熱分解することにより、水素及び炭素数２〜４のオレフィンを主体とする気相成分、並びに芳香族炭化水素を主体とする液相成分を生成させ、その後気相成分と液相成分を分離した後、気相成分から水素と炭素数２〜４のオレフィンガスを取得し、液相成分からはＢＴＸを分溜取得するようにしているので、炭素数２〜４のオレフィンガスはプラスチック原料として再利用でき、又水素は燃料電池用燃料、水添・脱硫用原料として再利用でき、液相は蒸留塔によってベンゼン、トルエン、キシレンに分離することで化学／医薬用原料として再利用できる。従って、廃プラスチックを有効且つ効率的にケミカルリサイクルできる利点がある。

更に、前処理工程と加熱分解工程との間に、前処理工程で分離したポリオレフィン系プラスチックを加熱してハロゲン元素を除去する脱ハロゲン元素処理工程を加えれば、ハロゲン元素を含まない廃プラスチックとしてその後の処理を行うことができ、又、脱ハロゲン元素処理工程での加熱によって廃プラスチックは溶融状態となるので、以後の搬送等の取扱い性を著しく向上できる利点がある。
特開２００２−２０５３３号公報特開２００２−１２１３１８号公報

しかしながら、上述の廃プラスチックのケミカルリサイクル方法では、１基の触媒分解槽しか設置されていないため、長時間操業を続けると次第に触媒活性が低下し、目的とするオレフィン系ガスや芳香族炭化水素の収率が低下し、ついには操業を停止して触媒の再生処理操作をしなければならず、プロセスを連続運転することができないので、時間や所要エネルギーの増大を招くという問題があった。

本発明は、先の廃プラスチックのケミカルリサイクル方法を改良するものであって、触媒分解槽を複数設置することにより、触媒接触分解反応と触媒再生処理を行う触媒分解槽を交互に切り替え、連続してプラスチックのケミカルリサイクル処理を行うことを可能にするものである。

すなわち、本発明の廃プラスチックのケミカルリサイクル方法は、廃プラスチックからポリオレフィン系プラスチックとそれ以外のプラスチックとを分離する前処理工程と、前記分離されたポリオレフィン系プラスチックを熱分解により気化させる加熱分解工程と、前記加熱分解工程で得られた熱分解ガスを珪酸塩触媒の存在下で加熱分解して、水素及び炭素数２〜４の低級炭化水素からなる気相成分と、芳香族炭化水素を主成分とする液相成分を生成させる触媒分解工程と、該触媒分解工程を出た気相成分から水素を分離して炭素数２〜４の低級炭化水素を得る工程、並びに前記触媒分解工程で得られた液相成分をベンゼン、トルエン、キシレンを主体とする芳香族炭化水素に分離する工程とを有する廃プラスチックのケミカルリサイクル方法において、前記触媒分解工程が複数の触媒分解槽を使用して触媒分解、触媒再生及び必要に応じ待機の工程を順次繰り返す廃プラスチックのケミカルリサイクル方法とした。
触媒分解槽は少なくとも２基設置する。触媒分解槽が２基あれば、一方の触媒分解槽で廃プラスチックの触媒分解反応を行っている間に、他方の触媒分解槽では触媒の再生処理を行うことができるので、操業を停止することなく廃プラスチックのケミカルリサイクル処理を行うことが可能となる。

さらに、３基以上の複数の触媒分解槽を使用すれば、触媒分解反応、触媒再生処理に加えて待機工程をとることが可能となるので、各工程の所要時間にかかわらず、触媒再生処理に必要な時間を確保することが可能となり、触媒活性を完全に回復させることができるので、目的とするオレフィンガス成分や芳香族炭化水素成分の取得率を高く維持することが可能となる。

本発明の廃プラスチックのケミカルリサイクル方法では、例えば触媒分解槽を５基設置して操業することが好ましい。この場合、触媒分解反応に８時間、触媒再生処理に２４時間及び待機時間を８時間採り、合計４０時間を１サイクルとして順次切り替えていけば、触媒活性を完全に回復させた高取得率の操業を連続して維持することができる。

また、触媒再生処理は初期には酸素濃度５％以下の空気中で５００〜５５０℃に加熱し、中期は通常に空気中で５２５±２５℃に加熱する２行程からなる方法を採用するのが好ましい。
触媒表面に固着したコーキング生成物を燃焼させて完全に除去し、触媒活性を回復させるためである。

本発明の廃プラスチックのケミカルリサイクル装置は、廃プラスチックからポリオレフィン系プラスチックとそれ以外のプラスチックとを分離する前処理設備と、前記分離されたポリオレフィン系プラスチックを加熱溶融して加熱分解設備へ供給する溶融押出機と、前記供給された溶融ポリオレフィン系プラスチックを熱分解により気化させる熱分解槽と、前記熱分解槽で得られた熱分解ガスを珪酸塩触媒の存在下で加熱分解して水素、炭素数２〜４の低級炭化水素及び芳香族炭化水素を生成させる複数の触媒分解槽と、該複数の触媒分解槽を出たガスから高沸点成分を分離する還流器と、該還流器で高沸点成分が除去されたガスを冷却して水素及び炭素数２〜４の低級炭化水素を主成分とする気相成分と芳香族炭化水素を主成分とする液相成分に分離するコンデンサーと、該コンデンサーで分離された気相成分を水素と炭素数２〜４の低級炭化水素に分離するガス分離装置並びに該コンデンサーで分離された液相成分をベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素に分離する分溜装置とを有する廃プラスチックのケミカルリサイクル装置とした。
各触媒分解槽は配管で連結し、出入口に制御バルブを設けて操業スケジュールに基づいて触媒分解反応を行う触媒分解槽に切り替えられるようにする。
本発明の廃プラスチックのケミカルリサイクル装置は、２基以上の複数の触媒分解槽を有しているので、いずれかの触媒分解槽で触媒分解反応と触媒再生処理を同時に行うことができるので、触媒活性を完全に回復させた状態で高取得率の廃プラスチックのケミカルリサイクル操業を連続して維持することが可能となる。

本発明によれば、触媒活性を完全に回復させた状態で高取得率の廃プラスチックのケミカルリサイクル操業を連続して維持することが可能となり、リサイクルに必要な所要エネルギーも大幅に削減されるるので、廃プラスチックの資源化が一層円滑に行えるようになる。

図１に本発明の廃プラスチックのケミカルリサイクル方法の基本フローを示す。
図１中、１は廃プラスチックの分別前処理を実施する前処理工程（Ｉ）のための前処理装置であり、前処理装置１は、少なくとも廃プラスチックからポリオレフィン系プラスチックとそれ以外のプラスチックとに分離する選別装置を備えている。選別装置としては、光選別方式及び比重差選別方式を採用する。この時、廃プラスチックにはポリオレフィン系プラスチックによる容器類が非常に多く含まれているので、このような比較的大きい容器類は、光選別方式によって予め選別してしまうのが好ましい。又廃プラスチックに含まれる袋や帯状物或いはその他の破断したプラスチック小片等は、これらを所要の大きさに破砕し、比重差選別方式によって選別するのが好ましい。
又、上記廃プラスチックのうち、内容物が内部に残っている容器等については洗浄する必要があり、そのために、前処理装置１には、予め廃プラスチックを破砕する破砕装置や、破砕した廃プラスチックを洗浄する洗浄装置等を備えることが好ましい。

近年、各自治体でのゴミの分別回収が進むと同時に、容器包装リサイクル法が施行され、廃プラスチックがまとまって回収されるようになってきた。現在、廃プラスチックの年間排出量は約９８０万トンに上り、このうち約５０％を占めるのはポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系プラスチックである。廃プラスチックの内大きな割合を占めるポリオレフィン系プラスチックを石油化学工業の基幹原料である芳香族炭化水素（いわゆるＢＴＸ）と水素、あるいは低級オレフィンに転換できれば、循環型社会の構築に大いに貢献することができる。
分別回収された廃プラスチックゴミの中身を解析してみると、ポリエチレン（ＰＥ）が１８〜３７％、ポリプロピレン（ＰＰ）が２４〜３６％、ポリスチレン（ＰＳ）が１１〜３６％、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）が８〜１４％、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が１〜２％、その他、紙や割り箸、金属などの異物が６〜１２％含まれているのが実状である。

これら廃プラスチックゴミの中でポリ塩化ビニルは重量割合で約７３％の塩素を含み、３００〜６００℃の高温で加熱分解すると大量の塩化水素ガスや有害なダイオキシンが発生する。この他にもフッ素系の樹脂やフッ素樹脂をコーティングしたゴミも、高温で加熱分解すると有害なフッ素ガスを排出する。
したがって、塩素やフッ素などのハロゲン元素を含む廃プラスチックゴミは、塩素やフッ素などの排ガス処理設備の整った専用設備で処理する必要があり、専用設備で集中的に処理する方が効率的にも経済的にも有利である。
また、珪酸塩触媒を用いた廃プラスチックのケミカルリサイクル法においては、塩素やフッ素、臭素などのハロゲン元素が存在すると触媒活性が低下し、長時間安定した操業が維持できなくなるばかりでなく、オレフィン類や芳香族炭化水素類の回収率が低下する。そこで本発明では、廃プラスチックから化学原料として有用な水素、低級炭化水素及びＢＴＸを低コストで回収するケミカルリサイクル方法において、前処理工程で廃プラスチックを分別処理してハロゲン元素を含むプラスチックの含有量を５ｗｔ％未満とすることが好ましい。また、ハロゲン元素の含有量を０．５ｗｔ％未満、望ましくは０．１ｗｔ％未満とするのが好ましい。

前処理装置１の選別装置で選別され、殆んどがポリオレフィン系プラスチックとなった廃プラスチックは、溶融押出機２を通して加熱分解工程（II）に送られ、熱分解によって気化させるために熱分解槽３に供給される。又、前処理装置１で選別されたポリオレフィン系プラスチック以外の他のプラスチックは、ハロゲン元素の処理装置が完備した、別工程の処理ルートに廻されて別途処理される。

溶融押出機２は、周囲に電気ヒーターを巻き付けたスクリューコンベアからなり、選別されたポリオレフィン系プラスチックを２００℃以上、２５０℃程度の温度に加熱して溶融し、熱分解槽３に供給するものである。
ポリオレフィン系プラスチックを固体状態で供給すると、空気などの気体が巻き込まれて溶融浴が泡立ち、安定した分解反応が維持しに難くなる。気体が巻き込まれるのを防止するためには、減圧状体に抜気して供給する方法もあるが、供給が間歇的になる難点がある。そこで、ポリオレフィン系プラスチックを溶融して熱分解槽に供給すれば、気体の巻込みを防止するとともに、供給速度を任意に調整しながら連続的に供給することができるので好ましい。加熱溶融されたポリオレフィン系プラスチックは、密度が約０．９５ｇ／ｃｍ^３程度で、粘度は約１０ポイズ（ｐ）である。

熱分解槽３は、内部の廃ポリオレフィン系プラスチックを撹拌するための撹拌装置２３を有しており、且つ外周にはヒータ１２を備えていて、廃プラスチックを約６５０℃以下の温度、例えば略５００℃の温度に加熱し、気化を行って炭素数が４〜２０程度の炭化水素に低分子化する熱分解ガスを発生させるものである。なお廃プラスチックを熱分解槽３内に投入する際には、予め窒素ガス等の不活性ガスを熱分解槽３内に導入しておき、不活性ガス雰囲気下で上記廃プラスチックを加熱するのが好ましい。
熱分解槽３においては、活性炭又はゼオライトのような触媒を使用すれば、反応に必要な加熱温度を低下させることができ、廃プラスチックの熱分解速度を高めることが可能となる。

熱分解槽３内に生じたカーボン質の残渣は、熱分解槽３の底部に設けられた分解残渣排出槽４に間歇的に抜き取られ、焼却処分される。この時、触媒としてゼオライトを用いた場合には、焼却灰を再び触媒として利用することができる。

熱分解槽３で生成した熱分解ガスは、フィルター５を通して触媒分解工程(III) に導かれる。フィルター５は目開き１００μｍ程度の金属メッシュを、５００℃程度の加熱したものである。熱分解槽３内で溶融状態のポリオレフィン系プラスチックから発生する熱分解ガスは、微細な飛沫を含んでおり、そのまま触媒反応槽に入って珪酸塩触媒に付着すると、触媒の活性を損なう結果をもたらす。そこでフィルター５により微細な飛沫を補足して再加熱し、完全に気化させてから触媒分解工程(III）に送るようにするのが好ましい。

触媒分解工程(III) は、珪酸塩触媒が収容された触媒反応槽が複数並列して設置してある。図１の触媒分解工程（III）では、５基の触媒反応槽（６−１，６−２・・・６−５）が並列して設置してある例を示している。これらの触媒反応槽は、触媒分解反応、再生反応及び待機を所定のタイムスケジュールに従って繰り返している。
触媒反応槽６は、外筒７内に珪酸塩触媒が充填された触媒層８を備えており、外筒７の周囲に取り付けられたヒーター１３によって内部温度を３５０〜６００℃の範囲で任意に設定できるようになっている。

珪酸塩触媒としては、ホウ素含有珪酸塩触媒もしくはガリウム含有珪酸塩触媒を使用することができる。ホウ素含有珪酸塩触媒としては、プロトン置換したＨ型ホウ素化珪酸塩が望ましく、ガリウム含有珪酸塩触媒としては、Ｈ型ガリウム珪酸塩を用いるのが望ましい。
珪酸塩触媒としてホウ素含有珪酸塩触媒を使用する場合は、熱分解ガスから炭素数２〜４の低級オレフィンガスを効果的に生成する作用を有し、例えば５０ｗｔ％以上、或いは７０％以上の高い収率を得ることができる。このように、プラスチックの原料として再利用できる炭素数２〜４のオレフィンを高い収率で得られることは、プラスチックのリサイクル上大変有利である。
また、珪酸塩触媒としてガリウム含有珪酸塩触媒を使用する場合は、ベンゼン、トルエン、キシレンと水素を効果的に生成する作用を有する。
このように目的とする回収原料の種類に応じて珪酸塩触媒を使い分ければよい。

触媒分解反応は、熱分解槽３で生成した熱分解ガスを珪酸塩触媒の存在下で５３０〜５７０℃に加熱することにより行う。触媒分解反応は吸熱反応であるため、触媒槽の設定温度に対して６５〜７５℃の温度降下を伴う。温度降下はガリウム含有珪酸塩触媒を使用してもホウ素含有珪酸塩触媒を使用してもほぼ同程度である。熱分解ガスの量が一定であれば温度降下もほぼ一定となり、安定した操業が維持できるので、前述の溶融押出機による原料の一定供給が有効となる。

触媒分解反応の持続時間は、およそ８時間程度である。このくらい操業を続けると触媒活性が低下してくる。触媒活性の低下は触媒分解反応により発生する回収液及び回収ガスの組成から把握することができる。通常の安定した触媒分解反応では、回収液の組成は芳香族炭化水素として６０〜８０ｗｔ％、回収ガスの組成は主成分である水素ガスが５０〜６０ｖｏｌ％を示す。回収液及び回収ガス組成が上記値を割り込んできた時は触媒活性が低下してきたことを示すので、触媒の再生処理が必要となる。このような状態に達したら再生処理の完了した触媒層を有する触媒反応槽に切替える。

触媒再生処理は、触媒表面に固着したコーキング生成物を完全に燃焼させて除去することにより行う。
触媒再生処理は初期には酸素濃度５％以下の空気中で５００〜５５０℃に加熱し、後期は通常に空気中で５２５±２５℃に加熱する２行程からなる方法を採用するのが好ましい。初期の所要時間はおよそ１０時間、後期の所要時間はおよそ１４時間である。
触媒再生反応は燃焼を伴う発熱反応であり、触媒再生処理の進行とともに触媒反応槽内の温度が４０〜６０℃上昇する。このため初期には酸素量を低く抑えて、急激な温度上昇を抑制し、その後酸素量を増やして完全に燃焼させるようにするのが好ましい。あまり高温になると触媒の結晶構造が変化し、触媒活性が低下するからである。

触媒再生の進行具合は、ガス組成をモニターすることにより知ることができる。すなわち、触媒反応槽からのガス組成はＣＯ，ＣＯ_２の濃度が低下し、Ｏ_２の濃度が上昇して供給空気のガス組成と同一となる。触媒再生が完了するにはおよそ１昼夜を要する。

触媒機能を完全に回復させるには充分時間をかけて再生処理を行うのが効果的である。触媒反応槽が２基あればとりあえず交互運転が可能であるが、触媒の再生が不充分になる恐れもある。従って、触媒反応槽は多い方が好ましい。
例えば本発明では、触媒分解反応と触媒再生処理に必要な時間を考慮し、その他の整備に要する時間を含めて待機時間を８時間設定して、４０時間で１サイクルさせる操業方式を採用して連続的にケミカルリサイクル操業をする方法を採用した。１基の触媒反応槽を１サイクル４０時間で繰り返すためには、５基の触媒反応槽を設置すればよい。各触媒反応槽の操業スケジュールを図２に示す。
図２に示すように、例えばNo.1触媒反応槽が触媒分解反応を行っている間に、No.2触媒反応槽は待機状態にあり、No.3〜No.5触媒反応槽は２工程にわたる触媒再生処理を行っている。すなわち、常時触媒分解反応の稼動状態にあるのは１基であり、３基は再生処理中、１基は待機状態にある。
このような運転スケジュールを採用することにより、連続した廃プラスチックのケミカルリサイクル操業が可能となり、処理能力は飛躍的に増大し、必要エネルギーを大幅に低減させることができる。

触媒反応工程(III) から出たガスは、高沸点成分分離工程(IV)である還流器１４に導かれる。還流器１４では、例えば約１５０℃以上の高沸点成分が凝縮によって分離され、分離された高沸点成分は、前記熱分解槽２に戻される。
還流器１４で高沸点成分が除去されたガスは、気液分離工程(Ｖ)であるコンデンサー１５に導かれて冷却され、炭素数２〜４のオレフィンガス及び水素を主体とする気相１６と、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香属炭化水素を主体とする液相１７とに分離されるようになっている。
コンデンサー１５からの気相は、ガス分離装置２４に導かれ、深冷分離法或いはその他の方法によって、炭素数２〜４の低級オレフィンガスと水素とに分離されるようになっている。
又、コンデンサー１５からの液相は、蒸留塔１８に導いて、ベンゼン、トルエン、キシレン（ＢＴＸ）に分離するようにしている。

本発明によれば、複数の触媒反応槽を備えた装置を使用するので、触媒の再生処理中も他の触媒反応槽で触媒分解反応を行うことができ、連続した廃プラスチックのケミカルリサイクル操業が可能となり、処理能力は飛躍的に増大し、必要エネルギーを大幅に低減させることができる。
その結果、炭素数２〜４のオレフィン、ＢＴＸ並びに水素を生成させ、炭素数２〜４のオレフィンガスはプラスチック原料として再利用でき、又水素は燃料電池用燃料、水添・脱硫用原料として再利用でき、液相は蒸留塔によってベンゼン、トルエン、キシレンに分離することで化学／医薬用原料として再利用できる。従って、本発明では、廃プラスチックを有効且つ高効率にケミカルリサイクルを実現できる。

本発明の廃プラスチックのケミカルリサイクル方法の基本フローを示す図である。触媒反応槽の操業スケジュールを示す図である。

符号の説明

I ：前処理工程、II ：加熱分解工程、III：触媒分解工程、IV ：高沸点成分分解工程、Ｖ：気液分離工程、
１・・・・・前処理装置、２・・・・・溶融押出機、３・・・・・熱分解槽、４・・・・・分解残渣排出槽、５・・・・・フィルター、６・・・・・触媒反応槽、７・・・・・外筒、８・・・・・触媒層、１１・・・・・撹拌器、１２・・・・・ヒーター、１３・・・・・ヒーター、１４・・・・・還流器、１５・・・・・コンデンサー、１６・・・・・気相、１７・・・・・液相、１８・・・・・蒸留塔、１９・・・・・重質残渣受槽

Claims

廃プラスチックからポリオレフィン系プラスチックとそれ以外のプラスチックとを分離する前処理工程と、前記分離されたポリオレフィン系プラスチックを熱分解により気化させる加熱分解工程と、前記加熱分解工程で得られた熱分解ガスを珪酸塩触媒の存在下で加熱分解して、水素及び炭素数２〜４の低級炭化水素からなる気相成分と、芳香族炭化水素を主成分とする液相成分を生成させる触媒分解工程と、該触媒分解工程を出た気相成分から水素を分離して炭素数２〜４の低級炭化水素を得る工程、並びに前記触媒分解工程で得られた液相成分をベンゼン、トルエン、キシレンを主体とする芳香族炭化水素に分離する工程とを有する廃プラスチックのケミカルリサイクル方法において、
前記触媒分解工程が複数の触媒分解槽を使用して触媒分解、触媒再生及び必要に応じて待機の工程を順次繰り返し、触媒再生の工程は酸素濃度５％以下の空気中で５００〜５５０℃に加熱する第１の工程、通常に空気中で５２５±２５℃に加熱する第２の工程の２行程からなることを特徴とする廃プラスチックのケミカルリサイクル方法。
前記触媒分解槽が２基設けられ、２基の触媒分解槽で分解、再生工程を交互に繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックのケミカルリサイクル方法。
前記触媒分解槽が５基設けられ、５基の触媒分解槽で分解、再生及び待機の工程を順次繰り返すことを特徴とする請求項２に記載の廃プラスチックのケミカルリサイクル方法。
廃プラスチックからポリオレフィン系プラスチックとそれ以外のプラスチックとを分離する前処理設備と、
前記分離されたポリオレフィン系プラスチックを加熱溶融して加熱分解設備へ供給する溶融押出機と、
前記供給された溶融ポリオレフィン系プラスチックを熱分解により気化させる熱分解槽と、
前記熱分解槽で得られた熱分解ガスを珪酸塩触媒の存在下で加熱分解して水素、炭素数２〜４の低級炭化水素及び芳香族炭化水素を生成させる複数の触媒分解槽と、
該複数の触媒分解槽でそれぞれ発生したガスから高沸点成分を分離して前記熱分解槽に戻す還流器と、
該還流器で高沸点成分が除去されたガスを冷却して水素及び炭素数２〜４の低級炭化水素を主成分とする気相成分と芳香族炭化水素を主成分とする液相成分に分離するコンデンサーと、
該コンデンサーで分離された気相成分を水素と炭素数２〜４の低級炭化水素に分離するガス分離装置並びに該コンデンサーで分離された液相成分をベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素に分離する分溜装置とを有し、
前記触媒分解槽では、酸素濃度５％以下の空気中で５００〜５５０℃に加熱する第１の工程、通常に空気中で５２５±２５℃に加熱する第２の工程の２行程からなる触媒再生を行うことを特徴とする廃プラスチックのケミカルリサイクル装置。