JP5453135B2 - Ｐｅｔ熱分解用高反応性生石灰およびその製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、ＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰およびその製造方法、特に、生石灰をＰＥＴ熱分解の触媒として用いてベンゼンを選択的に生成させる場合に、ＰＥＴ熱分解を促進させることが可能なＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰およびその製造方法に関するものである。
ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）は、高い強度・バリア性および光学透明度等の特徴を備えていることにより多用されているが、その処理方法が課題となっている。
現在、有効な廃プラスチックのフィードストックリサイクル技術の一つとして、熱分解による油化が行われているが、ＰＥＴの熱分解では、テレフタル酸等の昇華性物質が発生して、生成油の品質低下や配管の腐食・閉塞を引き起こしている。
ＰＥＴ熱分解用に消石灰（水酸化カルシウム）、または、生石灰（酸化カルシウム）を混合し、水蒸気下で同時に熱分解することにより昇華性物質の生成が抑制されて、高い収率でベンゼンが得られることが確認されている。
ＰＥＴ熱分解用に消石灰を触媒とした場合は、ベンゼン化合物の回収率は、７０％程度であるが炭化物中（残渣）に生石灰が発生する。
生石灰（微粉）を触媒とした場合は、ベンゼン化合物の回収率は、８０％程度まで上昇するが、生石灰の粉化が起こり反応槽の圧損が高くなる傾向で、操業上支障をきたす。
従って、この発明の目的は、ベンゼン化合物の回収率が向上し、残渣量が少なく、しかも、生石灰の粉化を抑制することが可能なＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰を提供することにある。
この発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、下記を特徴とする。
請求項１に記載の発明は、ＰＥＴを熱分解炉に装入して、ベンゼンを選択的に生成させる際に触媒として使用するＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰において、
ＢＥＴ比表面積が４〜１０ｍ２／ｇ、
細孔容積が０.０２〜０.１ｃｍ３／ｇ、
細孔径が３０〜１００ｎｍ、
塩酸活性度（５０ｇ法３ｍｉｎ値）が４００〜４４６ｍｌ
の範囲内であることに特徴を有するものである。
ＢＥＴ比表面積が４〜１０ｍ２／ｇ、
細孔容積が０.０２〜０.１ｃｍ３／ｇ、
細孔径が３０〜１００ｎｍ、
塩酸活性度（５０ｇ法３ｍｉｎ値）が４００〜４４６ｍｌ
の範囲内であることに特徴を有するものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰において、生石灰の粒度が０．１〜１０ｍｍであることに特徴を有するものである。
請求項３に記載の発明は、ＰＥＴを熱分解炉に装入して、ベンゼンを選択的に生成させる際に触媒として使用するＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰の製造方法において、
結晶質からなる結晶の大きさが１ｍｍ以上の石灰石を粉砕し、粒子径を７５μｍアンダー、ブレーン空気透過装置による粉末度測定法により測定した比表面積を３０００〜６０００ｃｍ2／ｇに調整した粉末石灰石を造粒成形して造粒石灰石を調製し、前記造粒石灰石を２時間で９００〜１０５０℃まで昇温させ、次いで、２〜４時間焼成し、そして、２時間かけて常温まで降下させることに特徴を有するものである。
結晶質からなる結晶の大きさが１ｍｍ以上の石灰石を粉砕し、粒子径を７５μｍアンダー、ブレーン空気透過装置による粉末度測定法により測定した比表面積を３０００〜６０００ｃｍ2／ｇに調整した粉末石灰石を造粒成形して造粒石灰石を調製し、前記造粒石灰石を２時間で９００〜１０５０℃まで昇温させ、次いで、２〜４時間焼成し、そして、２時間かけて常温まで降下させることに特徴を有するものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の、ＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰の製造方法において、生石灰の粒度を０．１〜１０ｍｍの範囲内としたことに特徴を有するものである。
この発明によれば、ベンゼン化合物の回収率が向上し、残渣量が少なく、しかも、生石灰の粉化を抑制することが可能なＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰を得ることができる。
この発明のＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰の一実施態様を説明する。
この発明のＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰は、結晶質からなる結晶の大きさが１ｍｍ以上の石灰石を粉砕し、粒子径を７５μｍアンダー、ブレーン空気透過装置による粉末度測定法により測定した比表面積を３０００〜６０００ｃｍ2／ｇに調整した粉末石灰石を造粒成形して造粒石灰石を調製し、前記造粒石灰石を２時間で９００〜１０５０℃まで昇温させ、次いで、２〜４時間焼成し、そして、２時間かけて常温まで降下させることによって製造することができる。
上記方法により製造された本発明生石灰は、ＢＥＴ比表面積が４〜１０ｍ2／ｇ、細孔容積が０.０２〜０.１ｃｍ3／ｇ、細孔径が３０〜１００ｎｍ、塩酸活性度が４００〜４４６ｍｌの範囲内である。
このような性状を有する本発明生石灰によれば、後述する実施例から明らかなように、ベンゼン化合物の回収率が向上し、残渣量が少なく、しかも、生石灰の粉化を抑制することが可能となるので、反応槽の圧損を抑えることができる。
ここで、細孔容積は、窒素ガス吸着による細孔分布測定（ＢＪＨ法）による測定値であり、塩酸活性度は、５０ｇ法３ｍｉｎ値である。
また、この発明のＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰の粒度を０．１〜１０ｍｍの範囲内にすることによって、ベンゼン回収率がさらに向上する。
次に、この発明を、実施例によりさらに説明する。
（実施例１）
ＢＥＴ比表面積、細孔容積、細孔径および塩酸活性度が表１に示すような値の硬焼生石灰、市販生石灰（関東薬品）および本発明生石灰を用意した。本発明生石灰は、この発明の製造方法に従って、結晶質石灰石を粉砕し、粒子径を７５μｍアンダー、ブレーン比表面積を４０００ｃｍ2／ｇに調整した粉末石灰石を、縦３０ｍｍ・横２５ｍｍ・高さ１６ｍｍに造粒成形し、この造粒石灰石を１０００℃で２時間、焼成することにより製造した。そして、それぞれの生石灰の粒子径を３８μｍに調整した。そして、各生石灰を、ＰＥＴを熱分解炉に装入して、ベンゼンを選択的に生成させる際のＰＥＴ熱分解用触媒として使用し、そのときの残渣率およびベンゼン回収率を測定した。この結果を表２に示す。
ＢＥＴ比表面積、細孔容積、細孔径および塩酸活性度が表１に示すような値の硬焼生石灰、市販生石灰（関東薬品）および本発明生石灰を用意した。本発明生石灰は、この発明の製造方法に従って、結晶質石灰石を粉砕し、粒子径を７５μｍアンダー、ブレーン比表面積を４０００ｃｍ2／ｇに調整した粉末石灰石を、縦３０ｍｍ・横２５ｍｍ・高さ１６ｍｍに造粒成形し、この造粒石灰石を１０００℃で２時間、焼成することにより製造した。そして、それぞれの生石灰の粒子径を３８μｍに調整した。そして、各生石灰を、ＰＥＴを熱分解炉に装入して、ベンゼンを選択的に生成させる際のＰＥＴ熱分解用触媒として使用し、そのときの残渣率およびベンゼン回収率を測定した。この結果を表２に示す。
なお、何れの実施例においてもＢＥＴ比表面積は、日本ベル（株）社製BELPREP-vacII、細孔容積は、日本ベル（株）社製BELSORP-mini、走査型電子顕微鏡（SEM）を用いてそれぞれ測定した。また、ＰＥＴ熱分解後の評価では、液体生成物は、GC-FID、GC-MS、気体生成物は、GC-FIDおよびGC-TCDにより定性・定量分析を行った。
表２から明らかなように、本発明生石灰は、他の生石灰に比べて残渣率およびベンゼン回収率が共に優れていることが分かった。すなわち、細孔容積、細孔径および塩酸活性度が本発明範囲外の硬焼生石灰は、残渣率およびベンゼン回収率が共に本発明生石灰に大幅に劣っていた。また、細孔径および塩酸活性度が本発明範囲外の市販生石灰は、硬焼生石灰に比べれば、残渣率およびベンゼン回収率は共に優れているものの、本発明生石灰に比べれば劣っていた。
（実施例２）
次に、本発明生石灰を粉砕し、粒度を０．０５ｍｍアンダー、０．３〜１ｍｍ、１〜３ｍｍおよび３〜５ｍｍに調整し、このように粒度調整した各生石灰をＰＥＴ熱分解用触媒として使用した。そして、それぞれについて、残渣率およびベンゼン回収率を測定した。この結果を表３に示す。
次に、本発明生石灰を粉砕し、粒度を０．０５ｍｍアンダー、０．３〜１ｍｍ、１〜３ｍｍおよび３〜５ｍｍに調整し、このように粒度調整した各生石灰をＰＥＴ熱分解用触媒として使用した。そして、それぞれについて、残渣率およびベンゼン回収率を測定した。この結果を表３に示す。
表３から明らかなように、粒度が０．３〜１ｍｍの本発明生石灰は、他の粒度の生石灰に比べて残渣率およびベンゼン回収率が共に優れていることが分かった。
（実施例３）
粒度が０．３〜１ｍｍの本発明生石灰の熱分解炉への充填量（層厚）を１．５ｃｍ、３ｃｍおよび６ｃｍに変え、それぞれについて、残渣率およびベンゼン回収率を測定した。この結果を表４に示す。
粒度が０．３〜１ｍｍの本発明生石灰の熱分解炉への充填量（層厚）を１．５ｃｍ、３ｃｍおよび６ｃｍに変え、それぞれについて、残渣率およびベンゼン回収率を測定した。この結果を表４に示す。
表４から明らかなように、触媒充填量を３ｃｍに調整した場合には、他の充填量に比べて残渣率およびベンゼン回収率が共に優れていることが分かった。
以上、説明したように、この発明の高反応性生石灰によれば、ベンゼン化合物の回収率が向上し、残渣量が少なく、しかも、生石灰の粉化を抑制することが可能となるといった従来生石灰では得られない有用な効果がもたらされる。
Claims (4)
- ＰＥＴを熱分解炉に装入して、ベンゼンを選択的に生成させる際に触媒として使用するＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰において、
ＢＥＴ比表面積が４〜１０ｍ２／ｇ、
細孔容積が０.０２〜０.１ｃｍ３／ｇ、
細孔径が３０〜１００ｎｍ、
塩酸活性度（５０ｇ法３ｍｉｎ値）が４００〜４４６ｍｌ
の範囲内であることを特徴とするＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰。 - 前記生石灰の粒度が０．１〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰。
- ＰＥＴを熱分解炉に装入して、ベンゼンを選択的に生成させる際に触媒として使用するＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰の製造方法において、
結晶質からなる結晶の大きさが１ｍｍ以上の石灰石を粉砕し、粒子径を７５μｍアンダー、ブレーン空気透過装置による粉末度測定法により測定した比表面積を３０００〜６０００ｃｍ２／ｇに調整した粉末石灰石を造粒成形して造粒石灰石を調製し、前記造粒石灰石を２時間で９００〜１０５０℃まで昇温させ、次いで、２〜４時間焼成し、そして、２時間かけて常温まで降下させることを特徴とする、ＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰の製造方法。 - 前記生石灰の粒度を０．１〜１０ｍｍの範囲内としたことを特徴とする、請求項３に記載の、ＰＥＴ熱分解用高反応性生石灰の製造方法。
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