JP5450214B2 - プラスチック油化用シリカアルミナ触媒及びそれを用いたプラスチック油化装置、プラスチック油化方法 - Google Patents
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Description
本発明に係るシリカアルミナ触媒の成分構成は、全量100重量%に対してSiO2が40〜45重量%、Al2O3が13〜17重量%、CaOが36〜45重量%含有され、含有された三成分の合計量が89〜100重量%である。
本発明のシリカアルミナ触媒を製造する方法は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定はなく、例えば、公知のシリカアルミナ触媒製造方法、特開2008−36616号公報に記載されているような多孔質セラミックの製造方法を採用しても構わない。
本発明のシリカアルミナ触媒が接触する分解ガスの発生源、即ち、(廃)プラスチックは、熱分解するプラスチックであれば、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定はないが、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、エチレン系ワックス状重合体、プロピレン系ワックス状重合体、エチレン−プロピレン共重合ゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合ゴム(EPDM)、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴム(NBR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ブチルゴム(IIR)、ポリブタジエンゴム(BR)等が挙げられる。これらのプラスチックは、農業用品では、温室フィルム、マルチ用フィルム等の農業用ポリフィルム、結束バンド、ポール、プラスチック容器等を、水産業用品では、魚網、養殖用網、海苔の簾、ロープ、バケツ、浮き、ブイ等の漁具、プラスチック容器等を、食品業用品では、食品トレー、卵、野菜等の包装ラップ、コンビニ袋、菓子袋等を、日用品では、洗剤容器、シャンプー容器、灯油容器、発泡スチロール、家電機器、OA機器、文具、玩具等を回収して使用される。尚、本発明では、分解ガスをシリカアルミナ触媒に接触させるため、前記プラスチックには、充填剤、各種添加剤、着色料、メタル層等を含んでいても構わない。
本発明のシリカアルミナ触媒により低分子化された低分子化ガスは、低沸点炭化水素を含むガスであるため、そのまま空気(酸素)とともに燃焼させるための燃料ガスとして利用しても構わないし、低分子化ガスを冷却することによって得られる低分子化液(液化油、油化物、炭化水素油)を燃料油として利用しても構わない。尚、低沸点炭化水素油を炭素数で分類する場合、炭素数が4〜10であれば、燃料油がガソリンとして使用され、炭素数が10〜14であれば、燃料油が灯油として使用され、炭素数が14〜20であれば、燃料油が軽油として使用される。
本発明のシリカアルミナ触媒を用いたプラスチック油化装置は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定はないが、上記したシリカアルミナ触媒を用いたプラスチック油化装置の一実施態様例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
以下に本発明の実施例について説明するが、本発明はその適用が本実施例に限定されるものでない。
市販(例えば、JFE ミネラル 株式会社)の珪石(SiO2)(SiO2の純度96%)を75重量部と、市販(例えば、住友化学 株式会社)のアルミナ(Al2O3)(Al2O3の純度93%)を25重量部と、市販(例えば、奥多摩工業株式会社)の石灰石(CaCO3)(CaCO3の純度95%、CaCO3100重量%に対してCaOは約56重量%含有)を115重量部とを溶解炉に投入し、溶解炉内部を25度から900度まで所定の時間(例えば、2時間)で昇温して、各成分を溶融し、更に、溶解炉内部を900度から1500度まで所定の時間(例えば、4時間)で昇温した。昇温後の溶融物を、開口径が1.0mmである口金を有する押出機に投入して吐出量(約数百g/分)で押し出し、当該溶融物を所定の円柱形として急冷、固化してシリカアルミナ触媒を得た。得られたシリカアルミナ触媒を適宜切断(破砕)することにより、形状が円柱状で、当該円柱状の直径が1.0mmであり、当該円柱状の高さが5.0〜10.0mmである、プラスチック油化用のシリカアルミナ触媒とした。
上述で得られたシリカアルミナ触媒と、図1に示したプラスチック油化装置1とを用いて、プラスチック油化反応を実行した。当該プラスチック油化装置1において、熱分解設定温度を450度に、雰囲気設定温度を350度に設定した。次に、450度まで加熱した熱分解槽2に、主成分がポリプロピレンである廃プラスチック数kg(例えば、1kg)を投入し、熱分解槽2内部に配置された撹拌翼23を所定の回転速度(例えば、数十回転/分)で回転させながら、廃プラスチックを溶融・熱分解させ、分解ガスを発生させた。発生した分解ガスを、上述で得られたシリカアルミナ触媒が充填された触媒槽に通過させて、低分子化ガスを得、その後、冷却槽により冷却された低分子化液(燃料液)を得た。
得られた低分子化液中のn−パラフィン相当炭素数分布の各炭素数における重量割合を算出した。当該重量割合は、所定の物性測定機関(例えば、公的な工場試験場)に依頼することにより容易に得ることが出来る。ここで、n−パラフィン相当炭素数分布の各炭素数における重量割合は、次の方法に基づいて算出される。即ち、原子発光検出器付きガスクロマトグラフGC−AED(HEWLETTPACKARD社製、GC:HP6890、AED:HPG2350A、石油分析カラム:カラム液相HP―1,昇温条件:40℃で15min維持した後、5℃/minの昇温速度で300℃まで昇温し、25分間維持)により、炭素を検出元素として、炭素数4〜38のn−パラフィン(標準サンプル)の保持時間を測定し、n−パラフィンの炭素数と保持時間の関係を標準関係として算出する。当該標準関係は、炭素数の多いn−パラフィンほど、保持時間が長くなる関係となる。次に、前記原子発光検出器付きガスクロマトグラフGC−AEDにより、炭素を検出元素として、先ほど得られた低分子化液の保持時間を測定し、当該標準関係と対応付けることにより、当該低分子化液中のn−パラフィン相当炭素数分布の各炭素数における重量割合の結果を得た。
上述した実施例に対応する比較例として、本発明のシリカアルミナ触媒に全く接触していない分解ガスを冷却することによって得られる分解液(燃料液)を採用した。当該分解液中のn−パラフィン相当炭素数分布の各炭素数における重量割合の結果と、実施例でのそれとを比較することにより、本発明のシリカアルミナ触媒の油化効率を算出することが出来る。
2 熱分解槽
3 改質槽
4 冷却槽
32 触媒槽
33 シリカアルミナ触媒
Claims (6)
- 熱分解したプラスチックから発生する分解ガスに接触させることによって当該分解ガスを低分子化するプラスチック油化用のシリカアルミナ触媒において、
全量100重量%に対してSiO2が40〜45重量%、Al2O3が13〜17重量%、CaOが36〜45重量%含有され、含有された三成分の合計量が全量100重量%に対して89〜100重量%であり、見掛け比重が0.8〜1.5であり、気孔率が50〜60%である
シリカアルミナ触媒。 - 前記シリカアルミナ触媒の気孔径が20〜150μmである
請求項1に記載のシリカアルミナ触媒。 - 前記シリカアルミナ触媒の体積が1mm3〜50mm3である
請求項1又は2に記載のシリカアルミナ触媒。 - プラスチックを熱分解することによって分解ガスを発生する熱分解槽と、
全量100重量%に対してSiO2が40〜45重量%、Al2O3が13〜17重量%、CaOが36〜45重量%含有され、含有された三成分の合計量が全量100重量%に対して89〜100重量%であり、見掛け比重が0.8〜1.5であり、気孔率が50〜60%であるシリカアルミナ触媒が充填され、当該シリカアルミナ触媒を前記熱分解槽より導かれた分解ガスに接触させることによって当該分解ガスを低分子化する触媒槽と、
を備えたプラスチック油化装置。 - 前記触媒槽は、雰囲気温度を300〜400度として前記シリカアルミナ触媒を前記分解ガスに当該分解ガス状態のままで接触させる
請求項4に記載のプラスチック油化装置。 - プラスチックを熱分解することによって分解ガスを発生する熱分解ステップと、
全量100重量%に対してSiO2が40〜45重量%、Al2O3が13〜17重量%、CaOが36〜45重量%含有され、含有された三成分の合計量が全量100重量%に対して89〜100重量%であり、見掛け比重が0.8〜1.5であり、気孔率が50〜60%であるシリカアルミナ触媒を前記分解ガスに接触させることによって当該分解ガスを低分子化する低分子化ステップと、
を含むプラスチック油化方法。
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