KR100541039B1 - Recovery method of styrene monomer from waste expanded polystyrene containing flame retarding agent - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연제를 함유한 폐폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체의 회수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐폴리스틸렌을 촉매 존재하에 열분해 반응하여 스틸렌 단량체를 회수하는 방법에 있어서, 특히 기존의 난연제를 함유한 폐폴리스틸렌의 열분해 반응에서 브롬산 및 브롬함유 화합물을 생성시켜 스틸렌 단량체의 수율이 감소하고 톨루엔, 에틸벤젠 등을 생성시키는 금속산화물 촉매 대신에 브렌스테드 염기도가 강한 촉매를 사용하여 난연제의 분해물에 의한 부반응 문제를 개선하여 고수율의 스틸렌 단량체를 회수함으로써, 종래의 버려졌던 폐기물을 보다 부가가치가 높은 재활용 방법으로 자원화하여 경제성을 향상시키며, 폐기에 따른 환경문제도 개선한 난연제를 함유한 폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체의 회수방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for recovering styrene monomer from waste polystyrene containing a flame retardant, and more particularly, in a method for recovering styrene monomer by pyrolysing waste polystyrene in the presence of a catalyst, particularly waste polystyrene containing a conventional flame retardant. Side reaction problem due to decomposition of flame retardant by using Bronsted basic acid catalyst instead of metal oxide catalyst which produces bromic acid and bromine-containing compounds in pyrolysis reaction, reducing the yield of styrene monomer and producing toluene, ethylbenzene, etc. Recovery of styrene monomer from polystyrene containing flame retardant improves the economics by recycling the conventionally discarded waste into a more value-added recycling method by recovering high yield of styrene monomer. It is about a method.

폐폴리스틸렌, 스틸렌 단량체, 열분해 반응, 촉매, 브렌스테드 염기Waste Polystyrene, Styrene Monomer, Pyrolysis Reaction, Catalyst, Brenstead Base

Description

난연제를 함유한 폐폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체의 회수방법{Recovery method of styrene monomer from waste expanded polystyrene containing flame retarding agent} Recovery method of styrene monomer from waste expanded polystyrene containing flame retarding agent}             

도 1은 본 발명에 따라 폐폴리스틸렌을 촉매 존재하에서 열분해 반응시켜 스틸렌을 제조하는 장치를 나타낸 것이다. 1 shows an apparatus for producing styrene by pyrolysing waste polystyrene in the presence of a catalyst according to the present invention.

[도면 주요 부분에 대한 설명][Description of main parts of drawing]

1. 가열로 2. 열분해 반응기 3. 온도 측정기 1. heating furnace 2. pyrolysis reactor 3. temperature measuring instrument

4. 교반기 5. 응축기 6. 오일 수집조 4. Agitator 5. Condenser 6. Oil collector

7. 광이온 검출기 7. Photoion Detector

본 발명은 난연제를 함유한 폐폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체의 회수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐폴리스틸렌을 촉매 존재하에 열분해 반응하여 스틸렌 단량체를 회수하는 방법에 있어서, 특히 기존의 난연제를 함유한 폐폴리스 틸렌의 열분해 반응에서 브롬산 및 브롬함유 화합물을 생성시켜 스틸렌 단량체의 수율이 감소하고 톨루엔, 에틸벤젠 등을 생성시키는 금속산화물 촉매 대신에 브렌스테드 염기도가 강한 촉매를 사용하여 난연제의 분해물에 의한 부반응 문제를 개선하여 고수율의 스틸렌 단량체를 회수함으로써, 종래의 버려졌던 폐기물을 보다 부가가치가 높은 재활용 방법으로 자원화하여 경제성을 향상시키며, 폐기에 따른 환경문제도 개선한 난연제를 함유한 폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체의 회수방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for recovering styrene monomer from waste polystyrene containing a flame retardant, and more particularly, in a method for recovering styrene monomer by pyrolysing waste polystyrene in the presence of a catalyst, particularly waste polystyrene containing a conventional flame retardant. In the pyrolysis of methylene, bromine and bromine-containing compounds are used to reduce the yield of styrene monomers, and side reactions due to decomposition of flame retardants are carried out using catalysts having a strong Brenstead basicity instead of metal oxide catalysts that produce toluene and ethylbenzene. By recovering high yields of styrene monomers by improving the problem, the conventionally discarded wastes can be recycled in higher value-added recycling methods to improve the economics, and the styrene monomers from polystyrene containing flame retardants have also improved environmental problems. It is about collection method .

최근 우리나라는 매년 30만 톤의 전자제품, 포장재, 상자, 쿠션재, 식품용 접시, 냉장보존 용기 등의 사용으로 폐폴리스틸렌이 발생되고 있으며, 이는 재생수지제조, 경량 콘크리트제조, 접착제 제조 등에 재활용 되고있다. In recent years, waste polystyrene is generated in Korea by the use of 300,000 tons of electronic products, packaging materials, boxes, cushioning materials, food plates, and cold storage containers, which are recycled in the manufacture of recycled resins, lightweight concrete, and adhesives. .

그러나 상기 재활용은 물리적 방법을 사용하여 재생한 것으로 그 부가가치가 대단히 낮으며 여러번 반복 재생시에는 재활용할 수 없는 다량의 폐폴리스티렌이 발생한다. However, the recycling is recycled using a physical method, the added value is very low and a large amount of waste polystyrene is generated that can not be recycled after repeated regeneration.

또한 농수산물 시장이나 건축폐기물에서 배출되는 다량의 폐발포폴리스틸렌은 다른 폐폴리스틸렌에 비하여 청결하지 못해 물리적 재생방법을 사용하기가 곤란하다. In addition, a large amount of waste foam polystyrene emitted from the agricultural and fish market or construction waste is not clean compared to other waste polystyrene, so it is difficult to use a physical regeneration method.

특히 상기 폐기물은 다른 것에 비해 약 50배 이상으로 그 처리량이 많아 매립이나 물리적 재활용이 어려워 매립이나 소각에 의해 처리되고 있으나 소각에 의한 방법은 다이옥신 등의 발생으로 심각한 환경문제를 야기하고 있다. In particular, the waste is about 50 times more than that of other wastes, and the landfill or physical recycling is difficult to be disposed of by landfill or incineration, but the incineration method causes serious environmental problems due to the generation of dioxins.

따라서, 상기와 같은 폐폴리스틸렌을 화학적으로 처리하는 회수방법을 통하 여 스틸렌 단량체 같은 원료를 회수하고 자원화 함으로써 경제성을 크게 향상시킬 수 있으며, 이는 자원의 순환이라는 측면에서 매우 가치 있는 방법이다.Therefore, by recovering and recycling the raw materials such as styrene monomer through the recovery method of chemically treating the waste polystyrene as described above, the economic efficiency can be greatly improved, which is a very valuable method in terms of resource circulation.

이와 같은 화학적 방법은 폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체로 회수하는 방법으로 1997년에 니시자키에 의해 처음으로 시도되었다. 상기 방법은 733。K 온도에서 열분해에 의해 폴리스티렌으로부터 스틸렌 단량체의 약 50 %의 가량이 회수가 가능하다 보고되었으며, 상기 스틸렌 단량체의 수율을 증가시키기 위한 방법으로 촉매의 작용이 검토되고 개발되었다. This chemical method was first attempted by Nishizaki in 1997 to recover polystyrene from styrene monomer. The method has been reported that about 50% of the styrene monomer can be recovered from the polystyrene by pyrolysis at a temperature of 733 ° K. The action of the catalyst has been examined and developed as a method for increasing the yield of the styrene monomer.

상기의 촉매를 이용하는 방법으로는 황산염을 사용하여 스틸렌을 회수하는 기술[대한민국 공개특허 제2001-0087093호], 금속산화물을 주촉매로 염기성 촉매를 조촉매로 실리카, 알루미나에 담지시켜 제조한 이원 촉매기술[한국특허 제2002-200074호]이 보고되었다. 또한 폴리스틸렌으로부터 스틸렌 회수에 관한 연구들은 많은 연구자들에 의해 문헌에 발표되었고, 특히 일본의 우에노(Ueno)는 반응 메카니즘을 아래와 같이 제안하였다[Ind. Eng. Chem. Res. Vol.34, 4515 (1995)].As a method of using the catalyst, a technique for recovering styrene using sulfate (Korean Patent No. 2001-0087093), a binary catalyst prepared by supporting a basic catalyst on silica and alumina with a metal oxide as a main catalyst Technology (Korean Patent No. 2002-200074) has been reported. In addition, studies on the recovery of styrene from polystyrene have been published in the literature by many researchers, and in particular, Ueno of Japan has proposed a reaction mechanism as follows [Ind. Eng. Chem. Res. 34, 4515 (1995).

먼저, 산성이 큰 Co3O4, Fe2O3, Cr2O3, CuO 등의 금속산화물이 촉매로 사용하는 경우 반응식 1과 같이 촉매의 도움으로 스틸렌과 다이머는 폴리스틸렌의 단일(C-C)결합의 절단에 의해 카르보양이온(carbocation) 생성되고 연쇄적으로 스틸렌이 분리되면서 열분해 반응이 진행된다. 그러나 카르보 양이온은 전자가 2개 부족한 상태로 불안정하므로 주변의 벤젠고리를 공격하는 등의 부반응을 일으켜 스틸렌 단량체의 수율이 떨어진다. First, when metal oxides such as Co 3 O 4 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , and CuO, which are highly acidic, are used as catalysts, styrene and dimer are bonded to polystyrene by the help of a catalyst, as shown in Scheme 1. Carbocation is generated by the cleavage of, and the pyrolysis reaction proceeds as the styrene is serially separated. However, since carbo cations are unstable due to lack of two electrons, they cause side reactions such as attacking surrounding benzene rings, resulting in a poor yield of styrene monomer.

Figure 112002043291779-pat00001
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반면에 다음 반응식 2과 같이 BaO, K2O, MgO, ZnO, CaO 등의 염기성 촉매를 사용한 경우에는 옥테트(octet) 법칙을 만족시켜 전자부족 상태가 없는 안정한 카르보음이온(carboanion)을 생성하고 연쇄적으로 스틸렌이 분리되면서 열분해 반응이 진행된다. 이 카르보음이온의 안정성을 바탕으로 부반응이 감소하기 때문에 heavy 오일의 감소로 오일의 생성량이 증가하며 오일중에 함유된 스틸렌 단량체의 수율이 크게 증가한다. On the other hand, in the case of using a basic catalyst such as BaO, K 2 O, MgO, ZnO, CaO, as shown in Scheme 2, the octet law is satisfied to produce a stable carboanion without an electron shortage state. The pyrolysis reaction proceeds as the styrene is serially separated. Since the side reactions are reduced based on the stability of the carboanion, the production of oil is increased due to the reduction of heavy oil, and the yield of styrene monomer contained in the oil is greatly increased.

Figure 112002043291779-pat00002
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그러나, 난연제가 함유되지 않은 폐폴리스틸렌의 경우에는 기존의 연구결과가 일치하였으나, 폴리스틸렌에 난연제가 함유되는 경우에는 기존의 촉매들은 난연 제의 열분해에 의해 생성되는 브롬산 및 브롬함유 화합물에 의해 그 활성이 방해를 받기 때문에 스틸렌 단량체의 수율이 감소하고 톨루엔, 에틸벤젠 등의 부생성물을 크게 증가시킴으로 난연제가 함유된 폐폴리스틸렌의 처리방법과 폴리스틸렌 회수 방법에 대한 개발이 매우 필요한 실정이다.However, in the case of the waste polystyrene containing no flame retardant, the results of the previous studies were in agreement. However, when the flame retardant is contained in the polystyrene, the existing catalysts are activated by bromic acid and bromine-containing compounds produced by pyrolysis of the flame retardant. Because of this interference, the yield of styrene monomer is decreased and byproducts such as toluene and ethylbenzene are greatly increased, and thus, development of a method for treating waste polystyrene and a polystyrene recovery containing a flame retardant is very necessary.

본 발명자들은 종래에 난연제를 함유한 폐폴리스틸렌에서 촉매를 사용하여도 난연제의 열분해에 의해 생성되는 브롬산 및 브롬함유 화합물에 의한 부반응 문제를 개선하기 위하여 연구 노력한 결과, 본 발명은 사용되어온 촉매 대신에 브렌스테드 염기도가 강한 염기성 촉매를 사용함으로써, 상기 촉매가 카르보음이온(carboanion)의 생성을 도와주며, 난연제 또는 난연제의 열분해물을 비활성화시키고 열분해 반응을 촉진하여 상업적으로 유용한 스틸렌 단량체의 함량과 회수율을 크게 향상시키는 회수방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The inventors of the present invention have made efforts to improve side reaction problems caused by bromic acid and bromine-containing compounds produced by pyrolysis of flame retardants even when using catalysts in waste polystyrene containing flame retardants. By using a basic catalyst having a strong Bendstead basicity, the catalyst assists in the production of carboanions, inactivates pyrolysates of flame retardants or flame retardants and promotes pyrolysis reactions, thereby increasing the content and recovery of commercially useful styrene monomers. The purpose is to provide a recovery method that greatly improves the

또한, 본 발명은 폐폴리스틸렌을 열분해 반응시켜 스틸렌 단량체를 회수하기 위한 용도로 사용되는 스틸렌 단량체 회수용 열분해 촉매를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
It is another object of the present invention to provide a pyrolysis catalyst for recovering styrene monomer, which is used for recovering styrene monomer by pyrolysing waste polystyrene.

본 발명은 난연제를 함유한 폐폴리스틸렌을 열분해하여 스틸렌 단량체를 회수하는 방법에 있어서,
상기 폐폴리스틸렌과 난연제를 동시에 분해하는 촉매로 수용액에서의 브렌스테드 염기도 8 ∼ 14인 Na 및 K의 수산염, 탄산염, 인산염 및 붕산염 중에서 선택되고, 상기 열분해 반응은 200 ∼ 1000 ℃ 온도에서 1 ∼ 2 시간동안 수행되는 난연제를 함유한 폐폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체의 방법에 그 특징이 있다.
The present invention is a method for recovering styrene monomer by pyrolyzing waste polystyrene containing a flame retardant,
The catalyst for simultaneously decomposing the waste polystyrene and the flame retardant is selected from hydrates, carbonates, phosphates and borate salts of Na and K having an aqueous solution of Brested bases of 8 to 14, and the pyrolysis reaction is carried out at a temperature of 200 to 1000 ° C. It is characterized by the process of styrene monomer from waste polystyrene containing a flame retardant carried out over time.

이와 같은 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in detail as follows.

본 발명은 폐폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체를 촉매 존재하에서 열분해 반응하여 회수하는 방법에 있어서, 기존의 산 또는 염기성 금속산화물 촉매를 대신하여 브렌스테드 염기성 촉매를 사용하여 기존의 촉매의 선택성을 감소시켰던 난연제를 함유한 폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체를 높은 수율로 회수하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering styrene monomer from waste polystyrene by pyrolysis in the presence of a catalyst, wherein a flame retardant which reduces the selectivity of a conventional catalyst by using a Brensted basic catalyst in place of an existing acid or basic metal oxide catalyst is disclosed. The present invention relates to a method for recovering styrene monomer in a high yield from polystyrene.

본 발명에서 스틸렌 단량체를 효율적으로 회수하기 위해 사용되는 촉매로 수용액 중에서 브렌스테드 염기도 8 ∼ 14 인 것으로서, 알칼리금속의 수산염, 탄산염, 인산염 및 붕산염 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들면 Na 및 K의 수산염, 탄산염, 인산염 및 붕산염 등이 사용될 수 있다. 상기 염기도의 범위를 벗어난 경우 즉 염기도가 0 ∼ 7 에서는 난연제 성분 또는 그 열분해물의 영향을 효과적으로 억제하지 못하기 때문에 열분해 반응시 부산물이 많이 생성된다.As the catalyst used to efficiently recover the styrene monomer in the present invention, the Brentstead base is also in an aqueous solution of 8 to 14, and those selected from alkali metal hydroxides, carbonates, phosphates, and borate salts may be used. Specific examples are Na and K, oxalate, carbonate, phosphate and borate And the like can be used. When the basicity is out of the range of the basicity, that is, the basicity of 0 to 7 does not effectively suppress the influence of the flame retardant component or its pyrolysate, a large amount of by-products are generated during the pyrolysis reaction.

상기 브렌스테드 염기도 8 ∼ 14 인 촉매는 카르보음이온(carboanion)의 생성을 도와 오일 중에 함유된 스틸렌의 수율을 증가시킨다. 특히, 상기 강한 염기도를 가진 촉매는 폐폴리스틸렌 중에서도 기존의 일반적인 방법으로 분해하기 어려운 난연제를 함유하는 페폴리스틸렌에 있어서 난연제에 함유된 브롬성분과 반응 하여 난연제를 비활성화함으로써 열분해 수율을 높이고 열분해 반응중에 염기도를 조절하여 효과적으로 분해시킨다.The catalyst having a Brenstead basicity of 8 to 14 helps to produce carboanions and increases the yield of styrene contained in the oil. Particularly, the catalyst having a strong basicity, in pepolystyrene containing a flame retardant, which is difficult to decompose by conventional methods among waste polystyrene, reacts with the bromine component contained in the flame retardant to deactivate the flame retardant to increase the pyrolysis yield and increase the basicity during the pyrolysis reaction. Adjust and disassemble effectively.

상기의 브렌스테드 염기도 강한 촉매를 이용한 본 발명은 도 1에 나타낸 장치를 이용하여 다음과 같은 과정으로 이루어진다.The present invention using the strong catalyst of the Brentstead base is made of the following process using the apparatus shown in FIG.

열분해 과정으로 생성되는 스틸렌이 함유된 오일을 손쉽게 배출하기 위하여 30 ∼ 40 ㎖/min의 질소가스가 흐르는 상태에서 약 3 ∼ 5 ㎝ 정도의 불규칙한 크기의 파쇄입자의 크기를 가진 난연제 및 비난연제가 함유된 폐폴리스틸렌과 브렌스테드 염기도가 강한 촉매를 도 1에 나타낸 가열로(1) 안에 생성물을 냉각·응축할 수 있는 냉각기가 부착된 1 ℓ용량의 연속흐름탱크교반(CSTR) 열분해 반응기(2)에 넣고 온도측정기(4)로 200 ∼ 1000 ℃의 반응온도까지 가열을 확인한 후 교반기(5)로 150 ∼ 300 rpm의 회전속도로 교반하여 1 ∼ 2시간 동안 반응시킨다. 상기 반응 후 분해가스는 응축기(5)로 액화되어 오일로 얻어져 회수조에 수집(6)시킨다. 상기 수집된 오일은 가스크로마토그라피(Gas chromatography)를 이용하여 오일의 성분을 분석하면 스틸렌 단량체의 함량을 확인할 수 있다.In order to easily discharge the styrene-containing oil produced by the pyrolysis process, a flame retardant and a nonflammable flame retardant having an irregular size of about 3 to 5 cm are contained in a flow of nitrogen gas of 30 to 40 ml / min. 1 L capacity continuous flow tank stirring (CSTR) pyrolysis reactor (2) equipped with a cooler capable of cooling and condensing the product of the used waste polystyrene and Brenstead basic catalyst in the heating furnace (1) shown in FIG. After heating to the reaction temperature of 200 ~ 1000 ℃ with a temperature measuring device (4) and stirred with a stirrer (5) at a rotational speed of 150 to 300 rpm and reacted for 1 to 2 hours. After the reaction, the cracked gas is liquefied into a condenser 5 to be obtained as an oil and collected 6 in a recovery tank. The collected oil may determine the content of styrene monomer by analyzing the oil component using gas chromatography.

상기 수집된 오일은 스틸렌 단량체와 함께 부산물로 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 알파메틸 스틸렌 등이 포함되어 있으며, 상기 스틸렌 단량체는 산업적으로 원료 물질로 사용되어 수율이 높을수록 경제적이며, 자원 재활용 측면에서도 우수한 효과를 가진다. The collected oil includes benzene, toluene, ethylbenzene, and alphamethyl styrene as by-products together with the styrene monomer, and the styrene monomer is used as a raw material industrially, so that the higher the yield, the more economical and excellent in terms of resource recycling. Has an effect.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, which are not intended to limit the present invention.

본 발명에 사용된 폐폴리스틸렌은 난연제를 다량 함유한 건축 단열재의 파쇄물(실시예 1 ∼ 8 및 비교예 1 ∼ 2)과 난연제를 소량 함유한 가락동 농수산시장 중심에서 수거되는 감용 잉곳(Ingot)(실시예 10 및 비교예 3 ∼ 4)을 이용하였다.Waste polystyrene used in the present invention is a crushed product of building insulation containing a large amount of flame retardant (Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2) and a reduced ingot (Ingot) collected in the center of the Garak-dong agricultural and fish market containing a small amount of flame retardant Example 10 and Comparative Examples 3-4) were used.

실시예 1 Example 1

30 ㎖/min의 질소가스가 흐르는 상태에서 난연제가 함유된 폐폴리스틸렌 의 3 ㎝ 이내의 불규칙한 크기의 파쇄입자 200 g과 촉매 NaOH 1.0 %를 도 1에 나타낸 가열로(1)안의 냉각기가 부착된 1 ℓ용량의 연속흐름탱크교반(CSTR) 열분해 반응기(2)에 넣고 온도측정기(4)로 370 ℃의 반응온도까지 가열을 확인한 후 교반기(5)로 200 rpm의 회전속도로 교반하여 반응 시켰다. 반응 후 분해가스는 응축기(5)로 액화되어 오일 회수조에 수집(6)시켰다. 상기 수집된 오일은 메스실린더를 사용하여 시간에 따른 부피측정으로 열분해도를 측정하였으며, 상기 오일의 분석은 캐피러리 컬럼(HP-5, 30 m ×0.32 mm ×1.0 ㎛, Crosslinked 5 % PH ME Siloxane)이 장착된 GC/FID(DONAM Instrument)를 사용하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다.      1 with a cooler in the heating furnace 1 shown in FIG. 1, 200 g of irregularly sized crushed particles within 3 cm of waste polystyrene containing flame retardant and 1.0% of catalyst NaOH in a state of flowing 30 ml / min of nitrogen gas. It was placed in a continuous flow tank stirring (L) capacity (CSTR) pyrolysis reactor (2) and confirmed by heating to a reaction temperature of 370 ℃ with a temperature measuring device (4) and then reacted by stirring at a rotation speed of 200 rpm with a stirrer (5). After the reaction, the cracked gas was liquefied with a condenser (5) and collected (6) in an oil recovery tank. The collected oil was measured for thermal decomposition by volumetric measurement over time using a measuring cylinder, and the analysis of the oil was carried out by a capillary column (HP-5, 30 m × 0.32 mm × 1.0 μm, Crosslinked 5% PH ME Siloxane). ) Was equipped with GC / FID (DONAM Instrument). Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 촉매로 KOH 1.0 %로 대신하여 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내 었다.Prepared in the same manner as in Example 1, but was carried out in place of 1.0% KOH with the catalyst. Yield and composition analysis of the collected oils are shown in Table 1 below.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 촉매로 NaHCO3 1.0 %로 대신하여 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, but was carried out in place of 1.0% NaHCO 3 with the catalyst. Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.

실시예 4 Example 4

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 촉매로 Na2CO3 1.0 %로 대신하여 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, but was performed in place of 1.0% Na 2 CO 3 with the catalyst. Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.

실시예 5Example 5

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 촉매로 Na2HPO4 1.0 %로 대신하여 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, but was performed in place of 1.0% Na 2 HPO 4 with the catalyst. Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.

실시예 6Example 6

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 촉매로 Na3PO4 1.0 %로 대 신하여 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, but was carried out by replacing the Na 3 PO 4 1.0% with the catalyst. Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.

실시예 7Example 7

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 촉매로 Na2HBO3 1.0 %로 대신하여 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, but was performed in place of 1.0% Na 2 HBO 3 with the catalyst. Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.

실시예 8Example 8

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 촉매로 Na3BO3 1.0 %로 대신하여 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다.
실시예 10
Prepared in the same manner as in Example 1, but was performed in place of 1.0% Na 3 BO 3 with the catalyst. Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.
Example 10

삭제delete

삭제delete

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상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 난연제가 함유되어 있지 않은 폐폴리에틸렌 200 g, 상기 촉매로 NaOH 1.0 %로 대신하여 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of waste polyethylene containing no flame retardant, and replaced with 1.0% NaOH with the catalyst. Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 촉매를 넣지 않고 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, but performed without the catalyst. Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 촉매로 BaO 1.0 %로 대신하여 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, but was carried out in place of BaO 1.0% with the catalyst. Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.

비교예 3Comparative Example 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 난연제가 함유되어 있지 않은 폐폴리에틸렌 200 g, 무촉매로 대신하여 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, but was carried out in place of 200 g of waste polyethylene, a catalyst containing no flame retardant. Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.

비교예 4Comparative Example 4

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 난연제가 함유되어 있지 않은 폐폴리에틸렌 200 g, 촉매로 BaO 1.0 %를 대신하여 실시하였다. 상기 수집된 오일의 수율과 성분분석은 다음 표 1에 나타내었다. Prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of waste polyethylene containing no flame retardant and 1.0% of BaO was used as a catalyst. Yield and component analysis of the collected oil are shown in Table 1 below.

Figure 112005041699413-pat00004

상기 표 1에서 알 수 있듯이, 난연성 폐폴리스틸렌에 촉매를 사용하지 않은 비교예 1는 브렌스테드 염기도가 강한 NaOH, KOH, NaHCO3 등의 염기성 촉매를 사용한 실시예 1 ∼ 9에 비하여 오일 수율이 10 %이상 낮으며, 상기 오일의 성분중 스틸렌 단량체의 함량은 2배 이상 차이를 보였다. 또한, 실시예 1과 같은 조건에 금속 산화물을 촉매로 사용한 비교예 2는 수집된 오일의 수율은 비슷하나 스틸렌 단량체의 함량이 다소 떨어짐을 보였다.
Figure 112005041699413-pat00004

As can be seen from Table 1, Comparative Example 1, which does not use a catalyst in flame retardant waste polystyrene, has an oil yield of 10 compared to Examples 1 to 9 using a basic catalyst such as NaOH, KOH, NaHCO 3 , which has a strong Brenstead basicity. Lower than%, the content of the styrene monomer in the oil component showed a difference of more than two times. In addition, Comparative Example 2 using a metal oxide as a catalyst under the same conditions as in Example 1 showed that the yield of the collected oil was similar, but the content of the styrene monomer was somewhat decreased.

삭제delete

한편, NaOH를 비난연성 폐폴리스틸렌에 사용한 실시예 10는 비난연성 폐폴리스틸렌에서 가장 좋은 결과를 보여주는 BaO를 사용한 비교예 4와 거의 유사한 좋은 결과를 보여 주었으며, 무촉매를 사용한 비교예 3에 비해 오일수율 및 스틸렌 단량체의 선택율이 각각 2.81 %, 7.74 % 증가하는 결과를 보여 주었다. On the other hand, Example 10 using NaOH in nonflammable waste polystyrene showed good results almost similar to Comparative Example 4 using BaO showing the best results in nonflammable waste polystyrene, and oil yield compared to Comparative Example 3 using no catalyst. And the styrene monomer selectivity increased by 2.81% and 7.74%, respectively.

본 발명은 폐폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체를 열분해 반응으로 회수시 브렌스테드 염기성 촉매를 사용하여 무촉매의 경우에 비하여 좋은 것은 물론이고 기존의 최고의 촉매(BaO)에 비해 비슷한 수율과 선택도를 가졌으며 특히, 난연제를 함유한 폐폴리스틸렌에서는 오일수율 및 스틸렌모노머의 선택율을 증가시켰다. 그러므로 상기와 같이 원료물질을 회수하여 자원화 한다는 측면에서 경제성을 향상시키고, 폐기물을 재활용하므로 환경적 측면에서도 우수한 효과를 나타낸다.In the present invention, when recovering styrene monomer from waste polystyrene by pyrolysis reaction, it is better than the case of non-catalyst using Brenstead basic catalyst, and has similar yield and selectivity as compared with conventional best catalyst (BaO). In the waste polystyrene containing the flame retardant, the oil yield and the selectivity of styrene monomer were increased. Therefore, it improves the economics in terms of recovering and recycling the raw materials as described above, and shows an excellent effect in terms of the environment because the waste is recycled.

Claims (3)

난연제를 함유한 폐폴리스틸렌을 열분해하여 스틸렌 단량체를 회수하는 방법에 있어서, In the method for recovering the styrene monomer by pyrolyzing waste polystyrene containing a flame retardant, 상기 폐폴리스틸렌과 난연제를 동시에 분해하는 촉매로 수용액에서의 브렌스테드 염기도 8 ∼ 14인 Na 및 K의 수산염, 탄산염, 인산염 및 붕산염 중에서 선택되고,  The catalyst for simultaneously decomposing the waste polystyrene and the flame retardant is selected from oxalate, carbonate, phosphate, and borate salts of Na and K having 8 to 14 brensted base in an aqueous solution. 상기 열분해 반응은 200 ∼ 1000 ℃ 온도에서 1 ∼ 2 시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 난연제를 함유한 폐폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체의 회수방법.  The pyrolysis reaction is a method for recovering the styrene monomer from the waste polystyrene containing a flame retardant, characterized in that carried out for 1 to 2 hours at a temperature of 200 ~ 1000 ℃. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 촉매는 NaOH, KOH, NaHCO3, Na2CO3, Na3PO4, Na2HPO4, Na3BO3, 및 Na2HBO3 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 난연제를 함유한 폐폴리스틸렌으로부터 스틸렌 단량체의 회수방법.The method of claim 1, wherein the catalyst is selected from NaOH, KOH, NaHCO 3, Na 2 CO 3 , Na 3 PO 4 , Na 2 HPO 4 , Na 3 BO 3 , and Na 2 HBO 3 . A method for recovering styrene monomer from waste polystyrene containing a flame retardant.
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