JPH1046158A - 廃プラスチックの熱分解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スクリュー式管状熱分解器の容積効率を高く保
ちながら、その分解器内で廃プラスチックを効率よく熱
分解して、高収率にて液化油を得る方法を提供すること
にある。 【解決手段】本発明は、スクリュー式管状分解器内にて
加熱溶融した廃プラスチックを熱分解触媒の存在下に熱
分解して、ガス化させ、このガスを冷却して、液化油を
得る方法において、上記スクリュー式管状分解器をその
入口から出口に向かって水平から上方に１０〜３５°の
範囲で適宜に傾斜させ、出口から上記ガス成分を排出さ
せると共に、実質的に上記熱分解触媒を含む熱分解残渣
のみを排出させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃プラスチックの
熱分解方法に関し、詳しくは、スクリュー式管状分解器
の容積効率を高く保ちながら、その分解器内で熱分解触
媒の存在下に廃プラスチックを効率よく熱分解して、高
収率にて液化油を得る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】使用済みの廃プラスチックは、従来、大
部分が廃棄処理されているが、プラスチックは、自然条
件下では、腐敗や分解することがなく、殆どそのまま、
自然環境に堆積されるので、その量は膨大なものとなり
つつある。従って、廃プラスチックを廃棄することな
く、処理することは、現在、緊急の課題となっている。

【０００３】従来、廃プラスチックの処理方法として
は、これを焼却したり、或いは埋立てたりしているほ
か、廃プラスチックを有効利用するための方法も種々、
提案されている。このような有効利用の方法は、廃プラ
スチックを樹脂に再生する方法と、廃プラスチックを熱
分解して液化油を得る方法とに大別される。このうち、
前者の方法は、廃プラスチックの素性が明瞭である場合
には有効であるが、一般には、廃プラスチックは、構造
や性質が相違する種々のものが混合して回収され、これ
を処理することとなるので、現在では、後者の熱分解の
方法が実用的に採用されつつある。

【０００４】このように廃プラスチックを熱分解する代
表的な方法として、溶融した廃プラスチックと熱分解触
媒の溶融混練物をスクリュー式管状分解器内を移送しつ
つ、熱分解し、得られたガスを凝縮器に導いて、液化油
を得る方法が知られている。この方法においては、廃プ
ラスチックが熱分解し、ガス化するにつれて、熱分解触
媒のほか、プラスチック添加剤や生成した炭素質物質等
を含む熱分解残渣が生成し、触媒と共にスクリュー式管
状分解器内を移送されるが、この分解器を水平に設置す
るときは、熱分解残渣の移送速度が早すぎて、廃プラス
チックが十分に熱分解されないまま、熱分解残渣と共に
分解器から排出されることがある。

【０００５】しかし、分解器のスクリュー軸の回転速度
を小さくして、分解器中の溶融廃プラスチックと熱分解
触媒との移送速度を遅くするときは、廃プラスチックの
熱分解はよく進行するものの、熱分解残渣が分解器内に
蓄積し、長時間運転においては、分解器中の有効容積を
低減し、廃プラスチックの熱分解の効率を悪化させる。
場合によっては、分解器の運転を止めて、内部に蓄積し
た熱分解残渣を取り出すことが必要となる。このよう
に、スクリュー式管状分解器を水平に設置する従来の方
法によれば、いずれの場合も、廃プラスチックの熱分解
の効率が悪く、延いては、処理コストを高くする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の触媒
の存在下に廃プラスチックを熱分解する方法における上
述したような問題を解決するためになされたものであっ
て、スクリュー式管状分解器の容積効率を高く保ちなが
ら、廃プラスチックを効率よく熱分解して、高収率にて
液化油を得る方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、スクリュー式
管状分解器内にて加熱溶融した廃プラスチックを熱分解
触媒の存在下に熱分解して、ガス化させ、このガスを冷
却して、液化油を得る方法において、上記スクリュー式
管状分解器をその入口から出口に向かって水平から上方
に傾斜させ、出口から上記ガス成分を排出させると共
に、実質的に上記熱分解触媒を含む熱分解残渣のみを排
出させることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において、熱分解触媒は、
特に、限定されるものではないが、固体酸触媒が好まし
く用いられる。このような固体酸触媒としては、例え
ば、結晶性シリカ・アルミナ、無定形シリカ・アルミ
ナ、アルミナ、シリカのほか、シリカ・マグネシア、亜
鉛華、ボーキサイト、酸性白土、活性白土、酸化鉄、酸
化銅、酸化ニッケル、酸化モリブデン等を挙げることが
できる。

【０００９】しかし、本発明においては、酸化カルシウ
ム、酸化マグネシウム、酸化カリウム、酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金
属やアルカリ土類金属の酸化物や水酸化物も、熱分解触
媒として用いることができる。このような熱分解触媒
は、通常、廃プラスチックに対して、0.２〜２重量％程
度の範囲で用いられる。後述するように、廃プラスチッ
クを熱分解触媒と共にホッパーから押出機に供給し、押
出機中にて廃プラスチックを熱分解触媒と共に溶融混練
する場合、熱分解触媒は、ホッパーから廃プラスチック
と共に押出機に供給してもよいが、熱分解触媒を廃プラ
スチック中に容易に均一に分散させるために、予め触媒
と熱可塑性樹脂とを溶融混練してなるマスターバッチと
し、これを廃プラスチックに加えるのも好ましい。

【００１０】以下に本発明の方法を実施するのに好適で
ある装置構成を示す図１に基づいて本発明の方法を説明
する。図１は、廃プラスチックの熱分解のための装置構
成の一例を示す。廃プラスチックと熱分解触媒をホッパ
ー１から押出機２に連続して供給し、通常、２００〜４
００℃程度に加熱し、溶融混練する。必要に応じて、押
出機２は、図示しない真空ポンプに接続し、廃プラスチ
ックと触媒とを減圧下に溶融混練してもよい。

【００１１】次いで、廃プラスチックと熱分解触媒との
溶融混練物を、必要に応じて、これを予熱するための管
型分解器３にて所定の温度まで予熱した後、これをスク
リュー式管状分解器４に供給し、ここで、廃プラスチッ
クを前記熱分解触媒の存在下に所定の温度に、通常、４
００〜５００℃程度の温度に加熱し、熱分解し、ガスを
生成させる。このガスは、通常、第１の凝縮器５及び第
２の凝縮器７にて凝縮液化させて、液化油容器６に集め
る。非凝縮性成分は、第２の凝縮器７を経て、大気中に
放出する。熱分解触媒を含む熱分解残渣は、スクリュー
式管状分解器４の出口から排出されるので、これを容器
８に回収し、必要に応じて、触媒として再利用すればよ
い。

【００１２】本発明によれば、上記スクリュー式管状分
解器４をその入口から出口に向かって水平から上方に適
宜の角度α（以下、傾斜角度という。）傾斜させること
によって、溶融廃プラスチックをほぼ完全に熱分解し
て、生成したガス成分は、スクリュー式管状分解器４の
出口上部から円滑に排出させることができ、かくして、
熱分解残渣に混入することはない。他方、触媒を主成分
とする熱分解残渣は、分解器４の出口から、不必要に滞
留することなく、また、反対に、廃プラスチックを不十
分に分解したまま、排出されるようなことがなく、最適
の速度で連続的に排出させることができる。

【００１３】上記傾斜角度αは、スクリュー式管状分解
器４への溶融廃プラスチックと熱分解触媒との供給量、
スクリュー式管状分解器４におけるスクリュー軸の回転
速度等の運転条件にもよるので、一概には決めることは
できないが、傾斜角度αを調節しながら、操業すること
によって、上述したように、熱分解残渣を最適の速度で
排出させることができる最適の傾斜角度αを容易に決め
ることができる。しかし、通常は、傾斜角度は、１０〜
３５°の範囲であり、好ましくは、１５〜２５°の範囲
である。

【００１４】このように、スクリュー式管状分解器４に
適切な傾斜角度をもたせて設置することによって、廃プ
ラスチックの熱分解によって生成したガス成分を分解器
の出口上部から円滑に排出させることができると共に、
熱分解残渣も、最適の速度で分解器内をスクリューにて
移送され、分解器出口から乾燥状態で連続的に円滑に落
下、排出され、従って、容積効率及び設備効率も高い。

【００１５】

【発明の効果】以上のように、本発明の方法によれば、
熱分解触媒の存在下に溶融廃プラスチックを熱分解する
スクリュー式管状分解器をその入口から出口に向かって
水平から上方に適宜の角度傾斜させることによって、溶
融廃プラスチックをほぼ完全に熱分解しつつ、出口から
は実質的に熱分解残渣のみを排出させることができるの
で、容積効率及び設備効率を高く保ちながら、廃プラス
チックを効率よく熱分解して、高収率にて液化油を得る
ことができる。

【００１６】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。

【００１７】実施例１ 図１に示すように、押出機２（スクリュー径３９ｍｍ、
シリンダー径４０ｍｍ）の加熱温度を２００〜３００
℃、押出速度を５ｋｇ／時に設定し、内部にスタティッ
クミキサーを備えた管型分解器３（内径５０ｍｍ、長さ
１０００ｍｍ）の加熱温度を３００〜４００℃に設定
し、更に、内部にフルフライト型のスクリューをスクレ
ーパー兼用として備えているスクリュー式管状分解器４
（内径４９ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を傾斜角度２０°
にて設置し、その加熱温度を４００〜４７０℃、スクリ
ュー回転数を８回転／分に設定した装置を構成した。

【００１８】装置の系内圧力を大気圧に保ちながら、ポ
リエチレン５０重量部、ポリプロピレン３０重量部及び
ポリスチレン２０重量部の混合物を分解原料プラスチッ
クとし、これと共に、熱分解触媒として、無定形シリカ
・アルミナ１重量部の割合にて、総括滞留時間が１０分
となるように、原料フィーダーであるホッパー１から押
出機２に投入した。

【００１９】このようにして、原料プラスチックを熱分
解して得られたガスは、スクリュー式管状分解器４の上
部から凝縮器５及び７に導き、ここで冷却し、凝縮させ
て、液化油容器６に貯蔵した。このようにして得られた
液化油は７８重量部であり、その常温での粘度は５００
ｃＳｔであった。一方、ガス成分から分離した上記触媒
は、スクリュー式管状分解器４内を出口までそのスクリ
ューにて移送され、出口から乾燥した状態で容器８に連
続的に排出された。その量は1.２重量部（一部、熱分解
残渣を含む。）であった。

【００２０】実施例２ 実施例１において、原料プラスチックとして、ポリエチ
レン１００重量部を用いた以外は、実施例１と同様にし
て、原料プラスチックを熱分解した。その結果、得られ
た液化油は９０重量部であり、その常温での粘度は５０
０ｃＳｔであった。一方、ガス成分から分離した上記触
媒は、スクリュー式管状分解器４内を出口までそのスク
リューにて移送され、出口から乾燥した状態で容器８に
連続的に排出された。その量は1.１重量部（一部、熱分
解残渣を含む。）であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の方法を実施するための装置構成の
一例を示す。

【符号の説明】 １…ホッパー、２…押出機、３…管型分解器、４…スク
リュー式管状分解器、５…第１の凝縮器５、６…液化油
容器、７…第２の凝縮器、８…容器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スクリュー式管状分解器内にて加熱溶融し
   た廃プラスチックを熱分解触媒の存在下に熱分解して、
   ガス化させ、このガスを冷却して、液化油を得る方法に
   おいて、上記スクリュー式管状分解器をその入口から出
   口に向かって水平から上方に傾斜させ、出口から上記ガ
   ス成分を排出させると共に、実質的に上記熱分解触媒を
   含む熱分解残渣のみを排出させることを特徴とする廃プ
   ラスチックの熱分解方法。
2. 【請求項２】熱分解触媒が固体酸触媒である請求項１に
   記載の廃プラスチックの熱分解方法。