JPH07109469A

JPH07109469A - 廃プラスチックの油化方法

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Publication number: JPH07109469A
Application number: JP28546093A
Authority: JP
Inventors: Izumi Kawahara; 泉川原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-04-25
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: JP3265411B2

Abstract

(57)【要約】【目的】廃プラスチックを熱分解する方法及び装置に係
わり、廃プラスチックを減圧下で、火山灰或は砂鉄と接
触させながら低温で、熱分解し、そして、冷却し、炭化
水素油に変える方法と、この方法を工業的な観点から、
連続的に、廃プラスチックを炭化水素油に、変換する油
化装置を提供することを目的とする。【構成】廃プラスチックを減圧下で、火山灰或は砂鉄と
接触させながら低温で加熱し、生成した蒸気を冷却する
方法で、廃プラスチックのホッパー部と、軟化供給部
と、溶融プラスチックの貯蓄部と、火山灰或は砂鉄を充
填した加熱分解炉と、発生した蒸気の冷却器と、生成し
た炭化水素油の貯蔵取り出し部と、これらを連結し、減
圧する装置からなることを特徴とする。

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
置

【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
置

【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】

Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。