KR20230013238A - 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법 - Google Patents
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Abstract
나프타 유래의 폴리스티렌과 동등의 강도를 나타내는 리사이클 폴리스티렌을 제조할 수 있는, 폐(廢)폴리스티렌 제품의 리사이클 방법의 제공을 과제로 한다. 폐폴리스티렌 제품을 열분해 처리하여, 폐폴리스티렌에서 리사이클 스티렌 모노머를 얻는 공정을 포함하는 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법에 의해 과제를 해결한다. 바람직하게는, 상기 폐폴리스티렌 제품이 무착색의 폴리스티렌 제품과 유색의 폴리스티렌 제품을 포함하는, 상기 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법에 의해 과제를 해결한다.
Description
본 발명은, 폐(廢)폴리스티렌 제품의 리사이클 방법에 관한 것이다.
공장이나 가정에서 배출되는 플라스틱류에는 각종 플라스틱이 존재하지만, 그 중에서도, 폴리스티렌은, 식품 포장용 트레이, 전화 제품이나 정보 기기의 케이스, 단열재, 완충재 등 많은 분야에 이용되고 있어, 폐플라스틱에 차지하는 비율도 많다. 그 때문에, 대량으로 배출되는 폐폴리스티렌을 자원으로서 리사이클하는 것은 중요한 기술적 과제이고, 그 때문에, 각종 리사이클 방법이 제안되어 있다.
폐폴리스티렌의 리사이클 방법으로서 머터리얼 리사이클이 있다. 머터리얼 리사이클에서는, 폐폴리스티렌을 회수하여, 세정/분쇄/펠렛화의 각 공정을 거쳐, 다시 폴리스티렌 제품을 제조한다. 폐폴리스티렌의 머터리얼 리사이클에 대해 각종 제안이 이루어져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
그러나, 재용융법에 의해 폴리스티렌 제품을 제조하는 머터리얼 리사이클은, 폴리스티렌의 용융을 반복함으로써 폴리스티렌이 저분자화하기 때문에, 폴리스티렌의 강도가 저하한다는 문제가 있다. 나프타 유래의 스티렌 모노머를 중합하여 형성되는 폴리스티렌(이하, 나프타 유래의 폴리스티렌이라고도 한다)과 동등의 강도를 얻기 위해서는, 예를 들면, 머터리얼 리사이클에 의해 제조되는 폴리스티렌에 대해, 나프타 유래의 폴리스티렌을 더하여 보강할 필요가 있다.
그래서, 사용 완료의 폴리스티렌 제품, 소위, 폐폴리스티렌 제품을 리사이클하여 얻어지는 폴리스티렌(이하, 리사이클 폴리스티렌이라고도 한다)이, 나프타 유래의 폴리스티렌과 동등의 강도를 나타내는 폴리스티렌이 되는 리사이클 폴리스티렌을 제조할 수 있는, 폐폴리스티렌 제품의 새로운 리사이클 방법이 요망되고 있다.
본 발명은, 머터리얼 리사이클에 의해 제조되는 폴리스티렌과 비교하여 강도가 향상한 리사이클 폴리스티렌을 제조할 수 있는, 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 폐폴리스티렌 제품을 머터리얼 리사이클함으로써 수지 버닝에 의한 폴리스티렌의 색상 악화가 생기기 때문에, 폴리스티렌의 색상 악화를 억제할 수 있는 리사이클 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 회수한 폐폴리스티렌에서 열분해함으로써, 스티렌 모노머를 재생하는 케미컬 리사이클을 이용함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 이하의 태양을 포함하는 것이다.
[1] 폐폴리스티렌 제품을 열분해 처리하여, 폐폴리스티렌에서 리사이클 스티렌 모노머를 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법.
[2] 상기 폐폴리스티렌 제품이, 무착색의 폴리스티렌 제품과 유색의 폴리스티렌 제품을 포함하는, [1]에 기재된 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법.
[3] 상기 폐폴리스티렌 제품을 분쇄하여, 폐폴리스티렌 제품의 분쇄물을 얻고, 상기 분쇄물을 열분해 처리하는, [1] 또는 [2]에 기재된 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법.
[4] 상기 리사이클 스티렌 모노머를 얻는 공정이,
열분해 장치를 이용하여, 폐폴리스티렌 제품을 열분해하는 공정,
상기 열분해에 의해 발생한 증기를 응축기에 제공함으로써, 리사이클 스티렌 모노머를 포함하는 유(油) 성분과 가스 플레어(flare) 성분이 혼합된 열분해 생성물에서, 가스 플레어 성분을 제거하여, 리사이클 스티렌 모노머를 포함하는 유 성분을 얻는 공정, 및
상기 리사이클 스티렌 모노머를 포함하는 유 성분에 대해, 증류탑을 이용하여, 리사이클 스티렌 모노머를, 순도를 향상시키기 위해서 증류 정제하는 공정
을 포함하는, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법.
[5] 상기 열분해에 의해 생긴 슬러리 성분에 대해, 분리 장치를 이용하여, 상기 슬러리 성분에서 고형물을 제거하는 공정, 및
상기 고형물이 제거된 청징(淸澄) 슬러리에 대해, 상기 열분해 장치를 이용하여, 열분해하는 공정
을 더 포함하는, [4]에 기재된 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법.
[6] 상기 열분해 장치가, 마이크로파를 이용한 열분해 장치인, [4] 또는 [5]에 기재된 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법.
[7] 상기 리사이클 스티렌 모노머는, 스티렌 모노머 이외에, 무기물, 방향족 화합물, 시클로헥사디엔계 화합물, 및 시클로헥센계 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법.
[8] 폐폴리스티렌 제품을 회수하는 공정,
회수된 폐폴리스티렌 제품을 열분해 처리하여, 폐폴리스티렌에서 리사이클 스티렌 모노머를 얻는 공정,
상기 리사이클 스티렌 모노머를 중합하여, 리사이클 폴리스티렌을 얻는 공정, 및
상기 리사이클 폴리스티렌으로 이루어지는 리사이클된 폴리스티렌 제품을 얻는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법.
본 발명에 의해, 머터리얼 리사이클에 의해 제조되는 폴리스티렌과 비교하여 강도가 향상한 리사이클 폴리스티렌을 제조할 수 있는, 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법을 제공할 수 있다.
또한, 폐폴리스티렌 제품을 머터리얼 리사이클함으로써 생기는 수지 버닝이 본 발명에서는 일어나지 않는 점에서, 본 발명에 의해, 수지의 색상의 악화가 억제된 리사이클 폴리스티렌을 제조할 수 있는, 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법의 일 태양을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법에 있어서의 리사이클 스티렌 모노머의 제조 공정의 일 태양을 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법에 있어서의 리사이클 스티렌 모노머의 제조 공정의 다른 태양을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법에 있어서의 리사이클 스티렌 모노머의 제조 공정의 일 태양을 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법에 있어서의 리사이클 스티렌 모노머의 제조 공정의 다른 태양을 나타내는 개략도.
이하, 본 발명의 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법에 대해 상세하게 설명하지만, 이하에 기재하는 구성 요건의 설명은, 본 발명의 일 실시태양으로서의 일례이며, 이들 내용에 특정되는 것은 아니다.
(본 발명의 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법)
본 발명의 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법은, 폐폴리스티렌 제품을 열분해 처리하여, 폐폴리스티렌에서 리사이클 스티렌 모노머를 얻는 공정을 포함한다.
본 발명의 리사이클 방법은, 폐폴리스티렌 제품에서, 폴리스티렌 제품의 원료인 스티렌 모노머를 제조하는 케미컬 리사이클 방법이다.
폐폴리스티렌은, 본 발명의 리사이클 스티렌 모노머, 또는 석유 유래의 스티렌 모노머로 이루어지는 폴리스티렌 제품, 또는, 머터리얼 리사이클에 의해 얻어진 폴리스티렌 제품의 폐기물이다.
또한, 본 발명의 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법의 바람직한 실시태양으로서, 이하의 1)~4)의 공정을 포함하는 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법을 들 수 있다.
1) 폐폴리스티렌 제품을 회수하는 공정(이하, 회수 공정이라고도 한다)
2) 회수된 폐폴리스티렌 제품을 열분해 처리하여, 폐폴리스티렌에서 리사이클 스티렌 모노머를 얻는 공정(이하, 리사이클 스티렌 모노머의 제조 공정이라고도 한다)
3) 리사이클 스티렌 모노머를 중합하여, 리사이클 폴리스티렌을 얻는 공정(이하, 리사이클 폴리스티렌의 제조 공정이라고도 한다)
4) 리사이클 폴리스티렌으로 이루어지는 리사이클된 폴리스티렌 제품을 얻는 공정(이하, 폴리스티렌 제품의 제조 공정이라고도 한다)
본 발명에 있어서, 리사이클 스티렌 모노머란, 리사이클된 스티렌 모노머, 즉, 폐폴리스티렌에서 리사이클 공정을 거쳐 얻어진 스티렌 모노머를 말한다.
또한, 본 발명에 있어서, 리사이클 폴리스티렌이란, 리사이클된 폴리스티렌, 즉, 리사이클 스티렌 모노머를 중합하여 얻어진 폴리스티렌 또는, 머터리얼 리사이클에 의해 얻어진 폴리스티렌을 말한다.
상기 4)의 공정에 의해 얻어진 리사이클된 폴리스티렌 제품(이하, 리사이클 폴리스티렌 제품이라고도 한다)은, 시장에 공급된다. 그 후, 불필요해진 리사이클 폴리스티렌 제품, 및 사용 완료 리사이클 폴리스티렌 제품 등의 폐(廢)리사이클 폴리스티렌 제품은, 다시 회수된다.
다시 회수된 폐리사이클 폴리스티렌 제품은, 2)의 공정의 열분해 처리에 제공된다. 이것에 의해, 다시 리사이클 스티렌 모노머를 제조할 수 있다.
이와 같이, 1)~4)의 공정을 거쳐 제조된 리사이클 폴리스티렌 제품은, 다시 1)~4)의 공정에 제공되어, 리사이클 폴리스티렌 제품을 제조할 수 있다.
본 발명에 의해, 폐폴리스티렌 제품을 리사이클 폴리스티렌 제품으로 반복 제조할 수 있어, 폐폴리스티렌 제품의 순환형 리사이클 시스템의 확립이 가능해진다.
도 1에 의해, 본 발명의 리사이클 방법의 개요를 설명한다.
폐폴리스티렌 제품(1)은 회수된다(회수 공정(A)).
회수된 폐폴리스티렌 제품은, 열분해 처리 공정, 유 성분 취득 공정, 및 증류 정제 공정 등의 각 공정이 실시되어, 리사이클 모노머(2)가 제조된다(리사이클 스티렌 모노머의 제조 공정(B)).
제조된 리사이클 스티렌 모노머(2)는 중합되어, 리사이클 폴리스티렌(3)이 제조된다(리사이클 폴리스티렌의 제조 공정(C)).
제조된 리사이클 폴리스티렌(3)을 이용하여, 각종 폴리스티렌 제품(4)이 제조된다(폴리스티렌 제품의 제조 공정(D)).
제조된 폴리스티렌 제품(4)은, 불필요해진 경우, 폐폴리스티렌 제품(1)으로서, 회수 공정(A)에 제공할 수 있다.
폐폴리스티렌 제품(1)은, 본 발명에서 얻어진 폴리스티렌 제품(4), 석유 유래의 스티렌 모노머를 포함하는 폴리스티렌 제품, 또는, 머터리얼 리사이클에 의해 얻어진 폴리스티렌 제품의 폐기물이다.
도 1에서 표시되는 바와 같이, 본 발명의 리사이클 방법에 의하면, 폐폴리스티렌 제품의 순환형 리사이클 시스템의 확립이 가능해진다.
이하, 상기 1)~4)의 각 공정에 대해, 상세하게 설명한다.
<회수 공정(A)>
폐폴리스티렌 제품을 회수한다.
여기서, 폐폴리스티렌 제품이란, 불필요해진 폴리스티렌 제품이나 사용 완료 폴리스티렌 제품 등의 폐기되는 폴리스티렌 제품을 말한다.
회수된 폐폴리스티렌 제품은, 상기 2)의 공정의 열분해 처리에 제공된다. 상기 2)의 공정에 제공되는 폐폴리스티렌 제품은, 회수 후, 특히 선별될 필요는 없고, 회수된 모든 폐폴리스티렌 제품을 상기 2)의 공정의 열분해 처리에 제공할 수 있다.
예를 들면, 폴리스티렌의 제품에는, 착색되어 있는 제품도 있지만, 머터리얼 리사이클에 있어서 어떤 제한도 없이 사용할 수 있는 것은, 무착색의 폴리스티렌 제품뿐이다. 착색된 폴리스티렌 제품(예를 들면, 흑색의 폴리스티렌 제품)은, 행거 등 특정의 용도의 제품밖에 리사이클할 수 없다.
본 발명의 리사이클 방법에 의하면, 착색된 폴리스티렌 제품(예를 들면, 흑색의 폴리스티렌 제품)과 무착색의 폴리스티렌 제품을 분별하지 않고, 착색된 폴리스티렌 제품(예를 들면, 흑색의 폴리스티렌 제품)과 무착색의 폴리스티렌 제품을 포함하는 폐폴리스티렌 제품에서, 무착색의 리사이클 폴리스티렌 제품을 제조할 수 있다.
본 발명의 리사이클 방법에 의하면, 무착색의 폴리스티렌 제품도, 착색된(유색의) 폴리스티렌 제품도 양쪽 혼재한 상태에서, 상기 2)의 공정의 열분해 처리에 제공할 수 있다.
여기서, 착색된(유색의) 폴리스티렌 제품이란, 유색으로 착색하기 위해서 안료 등의 착색제가 조합되어 있는 폴리스티렌 제품을 말한다. 조합의 태양은, 예를 들면, 폴리스티렌 기재에의 첨가, 착색된 라미네이트 필름의 첩부 등을 들 수 있다.
본 발명에 의하면, 회수 후, 제품을 색별로 분별하는 작업을 행할 필요는 없고, 무착색의 폴리스티렌 제품뿐 아니라, 유색의 폴리스티렌 제품도 리사이클 대상으로 할 수 있다. 본 발명에 의해, 회수 후의 분별 작업에 따른 노력을 삭감할 수 있다. 또한, 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 이용률을 향상시킬 수 있어, 폐폴리스티렌 제품의 스티렌을 100% 리사이클하는 것도 기대할 수 있다.
<<분쇄 공정>>
회수한 폐폴리스티렌 제품을 열분해 처리 공정에 제공하기 전에, 적의 필요에 따라, 폐폴리스티렌 제품을 분쇄하여, 폐폴리스티렌의 분쇄물을 얻는 공정을 더 마련해도 된다.
즉, 폐폴리스티렌 제품을 분쇄하여, 폐폴리스티렌 제품의 분쇄물을 얻고, 당해 분쇄물을 상기 2)의 공정의 열분해 처리에 제공해도 된다.
<리사이클 스티렌 모노머의 제조 공정(B)>
본 발명에서는, 폴리스티렌을 열분해함으로써 생긴 열분해 생성물에서, 스티렌 모노머를 포함하는 응축성 오일(본 발명에서는, 모노머 유 성분이라고도 한다)을 얻고, 당해 응축성 오일을 정제함으로써, 리사이클 스티렌 모노머를 얻는다. 리사이클 스티렌 모노머의 정제 방법에 의해 리사이클 스티렌 모노머 중의 스티렌의 순도는, 상이하다.
본 발명에 있어서, 모노머 유 성분이란, 스티렌 모노머를 포함하는 유 성분을 말한다.
리사이클 스티렌 모노머 제조 공정(B)의 바람직한 실시태양으로서는, 이하와 같다.
폐폴리스티렌 제품을 열분해 처리한다. 이것에 의해, 모노머 유 성분과 가스 플레어 성분이 혼합된 열분해 생성물이 증기로서 발생한다. 그 증기를 응축 분리함으로써, 가스 플레어 성분을 제거하여, 모노머 유 성분을 얻는다. 당해 모노머 유 성분을 증류 정제함으로써, 스티렌 모노머를 얻는다. 이와 같이 하여, 폐폴리스티렌에서 스티렌 모노머를 제조할 수 있다.
즉, 리사이클 스티렌 모노머 제조 공정(B)의 바람직한 실시태양으로서는, 열분해 처리 공정과, 유 성분 취득 공정과, 증류 정제 공정을 포함하는 제조 공정을 들 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 열분해 처리 공정의 후에, 분리 공정을 포함하는 제조 공정이면 보다 바람직하다.
이하, 리사이클 스티렌 모노머 제조 공정(B)을 구성하는 각 공정에 대해, 도 2를 참조하면서, 상세하게 설명한다.
<<열분해 처리 공정>>
회수된 폐폴리스티렌 제품(1)을 열분해 처리한다.
도 2에서 나타내는 바와 같이, 폐폴리스티렌 제품(1)을 열분해 장치(a)를 이용하여, 열분해 처리하면, 증기(분해 가스)(10)가 발생한다. 증기로서 얻어지는 이 열분해 생성물에는, 모노머 유 성분(14)과 가스 플레어 성분(15)이 포함되어 있다.
여기서, 가스 플레어 성분이란, 가스 성분이나 코크스 성분을 말한다.
열분해 장치의 종류로서는, 폴리스티렌에서 상술한 바와 같이, 모노머 유 성분(14)과 가스 플레어 성분(15)을 포함하는 열분해 생성물을 얻을 수 있으면, 특히 제한은 없지만, 예를 들면, 마이크로파를 이용한 열분해 장치인 것이 바람직하다.
<<<마이크로파를 이용한 열분해 장치>>>
마이크로파를 이용한 열분해 장치를 이용하여 폴리스티렌을 열분해하는 방법에 대해, 이하 설명한다.
「마이크로파」라는 용어는, 파장이 1미터에서 1밀리미터인 전자파, 또는 주파수가 300MHz(0.3GHz)~300GHz인 전자파를 의미한다.
바람직하게는, 본 발명에서의 사용에 적합한 마이크로파는, 약 915MHz~약 2450MHz의 주파수의 전자파이다.
마이크로파원으로서는, 예를 들면, 마그네트론관을 들 수 있다.
열분해 처리에 제공하는 폐폴리스티렌 제품에는, 당해 폐폴리스티렌 제품의 마이크로파 열분해를 개시하기 위해, 촉매를 첨가시키는 것이 바람직하다.
이러한 촉매로서는, 마이크로파를 흡수하여, 열을 폐폴리스티렌 제품에 전달하여, 폐폴리스티렌 제품의 열분해 반응에 기여하면, 특히 제한은 없고, 목적에 따라 적의 선택할 수 있지만, 예를 들면, 마이크로파의 주파수에서 높은 유전 손실을 갖는 화합물을 포함하는 촉매인 것이 바람직하다.
혹은, 촉매로서는, 이전에 행해진 열분해 반응에서의 탄소질 잔류물, 마이크로파 흡수 첨가제를 포함하는 세라믹 비드, 마이크로파 흡수 첨가제를 포함하는 펠렛, 또는 그들의 조합으로 이루어지는 촉매여도 된다. 이 경우, 마이크로파 흡수 첨가제로서는, 예를 들면, 탄화규소, 질화붕소 등을 들 수 있다.
혹은, 촉매로서는, 약 80질량%~약 90질량%의 탄소를 포함하는 탄소 화합물로 이루어지는 촉매여도 되고, 예를 들면, 그라파이트를 들 수 있다.
촉매는, 촉매와 폐폴리스티렌 제품을 합친 열분해 처리에 제공하는 원료 중, 0.5질량%~50질량% 포함되어 있는 것이 바람직하고, 0.5질량%~5질량% 포함되어 있는 것이 보다 바람직하고, 0.5질량%~2.5질량% 포함되어 있는 것이 더 바람직하다.
열분해 처리는, 산소가 첨가되지 않는 상황 하에서 행해지는 것이 바람직하다.
여기서, 「산소를 첨가하지 않는다」란, 분자상 산소(O2) 가스를 첨가하지 않는 것을 의미한다.
본 발명의 열분해 반응에서는, 분자상 산소(O2) 가스를 첨가시키지 않고, 열분해 장치 내의 산소 함유량이, 열분해를 진행시키기에 적합한 잔량일 때, 열분해 처리가 개시되는 것이 바람직하다.
여기서, 열분해 장치 내에 잔류하고 있는 산소의 원하는 함유량으로서는, 약 10체적% 이하인 것이 바람직하고, 약 5체적% 이하인 것이 보다 바람직하다.
열분해 장치에는, 당해 열분해 장치를 퍼지하는 혐기성 수단이 마련되어 있어도 된다.
혐기성 수단으로서는, 예를 들면, 상술한 불활성 가스, 유체 등을 들 수 있다.
유체로서는, 물이어도 된다.
불활성 가스로서는, 아르곤, 질소, 또는 증기 등을 들 수 있다.
또한, 혐기성 수단으로서, 진공 펌프나 벤츄리관 등의 진공원도 들 수 있다.
혐기성 수단으로서, 상술한 불활성 가스, 유체, 진공원, 또는 그들의 조합이어도 된다.
본 발명에 있어서, 제품에 존재하는 초기의 물의 증발에 의해 생성되는 증기가, 열분해 장치 내의 분위기를 퍼지하여 무산소 열분해를 가능하게 한다.
따라서, 본 발명에서는, 증기 퍼지 하에서 열분해 처리가 행해지는 것이 바람직하다.
혹은, 물의 증발에 의한 공기의 적절한 퍼지를 확실하게 하기 위해서, 소정량의 물을 폐폴리스티렌 제품에 첨가해도 된다.
분자상 산소(O2) 가스는, 열분해 장치 내에 더해지지 않지만, 폐기물에는 대량의 산소가 포함되는 경우가 있다. 본 발명에 있어서, 열분해 반응의 개시 전에 수분이 증발하도록 하여, 온도가 상승하면 열분해 장치 내의 생성된 증기에 의해 거기에 존재하는 공기가 배출되기 때문에, 공기가 아니라 증기 환경에서 열분해 반응이 일어나도록 해도 된다. 공기가 방출되어, 적절한 온도 및 내부 압력에 도달하면, 열분해 장치는 밀폐된다. 본 발명에서는, 통상 혐기성 수단으로서 행해지는, 질소 또는 아르곤 분위기에서 행해지는 완전하게 산소를 포함하지 않는 열분해가 아니라, 추가의 산소가 도입되지 않는 증기 열분해로 행해도 된다.
열의 발생을 가능하게 하기에 충분한 시간의 마이크로파, 및 촉매를 사용하여, 열분해 장치의 내벽에서의 마이크로파의 흡수 및 촉매의 마이크로파의 흡수에 의해, 열분해 장치 내에서 폐폴리스티렌 제품이 가열되어, 폴리스티렌이 분해된다.
폐폴리스티렌의 열분해 처리 온도는, 약 300℃~약 650℃인 것이 바람직하고, 약 300℃~약 450℃인 것이 보다 바람직하다.
도 2에서 나타내는 바와 같이, 마이크로파를 이용한 열분해 장치(a)를 이용하여 폐폴리스티렌 제품을 열분해하면, 상술한 증기(모노머 유 성분과 가스 플레어 성분과의 혼합물)(10)가 발생한다. 또, 장치 내에는, 슬러리 성분이 잔류한다. 증기(10)는, 응축기(c)를 이용하여, 응축 분리됨으로써, 모노머 유 성분(14)과 가스 플레어 성분(15)으로 분리된다.
또, 열분해 장치(a)를 이용하여 폐폴리스티렌 제품을 열분해할 때, 도 3에서 나타내는 바와 같이, 열분해 장치에 의한 열분해 처리를 복수회 행해도 된다. 열분해 처리 공정을 복수회 마련함으로써(도 3에서는 2회 행하고 있다), 증기(10)를 얻도록 해도 된다.
마이크로파를 이용한 열분해를 행함으로써, 통상의 외부 히터를 이용한 열분해로에 비해, 열분해 장치 중의 폴리스티렌에 내부에서 균일하게 열을 효율적으로 가하는 것이 가능해지고, 열분해 속도가 빠르고, 또한, 모노머 유 성분 중의 스티렌 모노머 순도를 높게 하는 것이 가능해진다.
<<분리 공정>>
본 발명에서는, 열분해 처리 공정에 의해 생긴 슬러리 성분(11)에 대해, 분리 공정을 행하는 것이 바람직하다.
즉, 열분해에 의해 생긴 슬러리 성분에 대해, 분리 장치를 이용하여, 슬러리 성분에서 스티렌 모노머, 스티렌 올리고머, 에틸벤젠, 벤젠 등의 경액(輕液)과, 탄화물(차(char))이나 무기물 등을 분리하고, 고형물을 제거하여, 고형물이 제거된 청징 슬러리에 대해, 다시 열분해 장치를 이용하여, 열분해 처리하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 도 2에서 나타내는 바와 같이, 열분해 장치(a)를 이용하여 폴리스티렌을 열분해했을 때, 장치 내에 생기는 슬러리 성분(11)을, 분리 장치(b)를 이용하여 처리한다. 분리 장치(b)에 의해, 청징 슬러리(12)와 고형물(차/무기물)(13)로 분리하고, 다음으로, 청징 슬러리(12)를, 열분리 장치(a)에 재투입한다.
여기서, 차란, 열분해에 의해 발생한 탄소질의 부생성물을 말한다.
또, 슬러리 성분(11)에서 청징 슬러리(12)를 얻고, 당해 청징 슬러리(12)를 열분리 장치(a)에 투입하는 공정은, 반복 행할 수 있다.
분리 장치(b)에 의해, 폐폴리스티렌 제품에 포함되는 리사이클에 불필요한 협잡물을 제거할 수 있다. 협잡물로서는, 예를 들면, 폐폴리스티렌 제품으로 사용되고 있던 폴리스티렌 제품을 착색하기 위한 안료나, 제품을 제작하기 위한 성형용 성분 등을 들 수 있다. 이들 협잡물을 제거하는 분리 공정을 도입함으로써, 예를 들면, 유색의 폴리스티렌 제품을 리사이클 대상으로 해도, 양호한 색상과 질의 리사이클 스티렌 모노머를 제조할 수 있다. 무착색의 폴리스티렌 제품뿐 아니라, 유색의 폴리스티렌 제품도 리사이클 대상으로 하는 본 발명의 리사이클 방법에 있어서는, 분리 공정은 유효하다.
분리 공정을 더함으로써, 양호한 품질의 리사이클 스티렌 모노머를 수율높게 제조할 수 있다. 또한, 열분해 장치 중에, 고형물(13)의 퇴적을 억제할 수 있어, 열분해로의 세정 횟수를 줄일 수 있어, 연속하여 모노머 유를 생산하는 것이 가능해진다.
<<유 성분 취득 공정>>
폐폴리스티렌을 열분해 처리함으로써 생성된 열분해 생성물에 대해, 비점의 차이를 이용하여 응축 분리를 행하여, 모노머 유 성분(14)과 가스 플레어 성분(15)으로 분리한다. 그리고, 모노머 유 성분(14)을, 다음 공정의 증류 정제 공정에 제공한다.
예를 들면, 도 2에서 나타내는 바와 같이, 열분해 처리에 의해 발생한 증기(10)를 응축기(c)에 제공한다.
응축기(c)는, 냉각수가 유통하는 냉각관을 구비하고, 열분해 장치(a)에서 배출한 증기(분해 가스)를 냉각하여 고비점 성분을 응축 분리하는 것이다. 응축기(c)에 있어서, 분리된 고비점 성분인 모노머 유 성분(14)은, 제1 증류탑(d)에 공급되고, 응축하지 않는 저비점 성분의 가스 플레어 성분(15)은, 응축기의 용기 외에 배출된다.
가스 플레어 성분(15)을 뺀 모노머 유 성분(14)에 대해, 증류 정제 공정에 제공하기 전에, 다시, 열분해 장치에 제공하는 공정을 넣어도 상관없다.
예를 들면, 모노머 유 성분(14) 중에서, 응축기를 이용하여, 이량체 성분을 분리하고, 당해 이량체 성분에 대해, 열분해 장치를 이용하여 열분해 처리를 실시함으로써 얻어진 모노머 유 성분을, 먼저 얻어진 모노머 유 성분(14)에서 이량체 성분을 뺀 나머지 모노머 유 성분에 더함으로써, 합계된 모노머 유 성분을 제1 증류탑(d)에 제공할 수 있다. 이것에 의해, 리사이클 스티렌 모노머의 수율을 올릴 수 있다.
또, 본 발명에 있어서, 이량체 성분에는, 이량체 외에, 삼량체 등의 올리고머가 포함되어 있어도 된다.
<<증류 정제 공정>>
모노머 유 성분(14)을 증류탑을 사용하여 증류 정제를 행함으로써, 스티렌 모노머와, 그것 이외의 성분으로 분리한다.
예를 들면, 도 2에서 나타내는 바와 같이, 증류탑을 둘 사용한다. 그리고, 제1 증류탑(d)에 있어서, 모노머 유(14)에서 주로 벤젠/톨루엔/에틸벤젠 성분(16)을 분리하고, 나머지 성분을 제2 증류탑(e)에 제공한다. 다음으로, 제2 증류탑(e)에 있어서, 이량체 성분/기타(α-메틸스티렌 등)의 성분(17)을 분리하여, 스티렌 모노머(소위, 리사이클 스티렌 모노머(2))를 얻는다.
여기서, 이량체 성분에는, 상술한 바와 같이, 이량체 외에, 삼량체 등의 올리고머가 포함되어 있어도 된다.
이와 같이 하여 얻어진 본 발명에 따른 리사이클 스티렌 모노머는, 품질이 양호한 스티렌 모노머이다. 따라서, 본 발명에서 얻어진 리사이클 스티렌 모노머를 이용하여 제조된 리사이클 폴리스티렌은, 나프타 유래의 폴리스티렌과 동등의 강도, 색상을 나타내는 양호한 리사이클 폴리스티렌이 된다.
또한, 본 발명에서는, 제2 증류탑(e)에 있어서, 스티렌 모노머에서 분리된 이량체 성분/기타(α-메틸스티렌 등)의 성분(17)을, 다시, 열분해 장치에 제공하는 공정을 넣어도 상관없다.
예를 들면, 도 2에서 나타내는 바와 같이, 제2 증류탑(e)에서, 이량체 성분/기타(α-메틸스티렌 등)의 성분(17)이 분리된다.
분리된 이량체 성분/기타(α-메틸스티렌 등)의 성분(17)을, 다시, 열분해 장치(a)에 제공한다. 이와 같이, 이량체 성분/기타(α-메틸스티렌 등)의 성분(17)에 대해, 다시, 열분해 처리를 실시함으로써, 추가로 리사이클 스티렌 모노머가 얻어진다. 추가로 얻어진 리사이클 스티렌 모노머와, 이미 얻어져 있는 도 2에서 나타내는 리사이클 스티렌 모노머(2)를 합계하면, 리사이클 스티렌 모노머의 수율을 더 올릴 수 있다.
상술한, 열분해 처리 공정, 유 성분 취득 공정, 및 증류 정제 공정을 거쳐 리사이클 스티렌 모노머를 제조하는, 리사이클 스티렌 모노머의 제조 공정(B)는, CO2의 배출량이 억제된 제조 방법이다.
따라서, 본 발명의 폴리스티렌 제품의 리사이클 방법은, 라이프 사이클 어세스먼트(LCA) 평가가 높은 제조 방법이라고 할 수 있다.
<<리사이클 스티렌 모노머의 특성>>
본 발명에서 얻어진 리사이클 스티렌 모노머는, 질이 좋은 것이지만, 실용상 악영향이 없는 범위에서, 조금 불순물이 포함되어 있다.
불순물로서는, 톨루엔, 벤젠, 쿠멘, 이량체, 삼량체, 에틸벤젠, α-메틸스티렌, n-프로필벤젠, 페닐아세틸렌 등의 방향족 화합물이 완전 제거되지 못하고 조금 리사이클 스티렌 모노머에 포함되어 있는 경우가 있다.
또한, 불순물로서, 규소, 구리, 철, 티타늄, 카본 등의 무기물이 포함되어 있는 경우도 있다.
또한, 불순물로서, 1,3-시클로헥사디엔, 2-에틸-1,3-시클로헥사디엔, 2-비닐-1,3-시클로헥사디엔, 2-메틸-1,3-시클로헥사디엔, 1,4-시클로헥사디엔, 2-에틸-1,4-시클로헥사디엔, 2-비닐-1,4-시클로헥사디엔, 2-메틸-1,4-시클로헥사디엔 등의 시클로헥사디엔계 화합물이나, 시클로헥센, 시클로헥센헥산 등의 시클로헥센계 화합물 등의 화합물이 조금 포함되어 있는 경우도 있다.
리사이클 스티렌 모노머에 있어서의 상기 불순물의 함유량으로서는, 상한이, 통상 10질량% 이하이고, 5질량% 이하여도 되고, 3질량% 이하여도 되고, 1질량% 이하여도 되고, 또한, 하한은 특히 한정되지 않지만, 통상 0질량%보다 많다. 이들의 상한과 하한은 어떤 조합이어도 된다. 리사이클 스티렌 모노머에 있어서의 불순물의 함유량은, 통상 0질량%보다 많고 10질량% 이하이고, 0질량%보다 많고 5질량% 이하여도 되고, 0질량%보다 많고 3질량% 이하여도 되고, 0질량%보다 많고 1질량% 이하여도 된다.
그 중에서도, 리사이클 스티렌 모노머에 있어서의 무기 성분의 함유량으로서는, 상한은 통상 0.1질량% 이하이고, 0.01질량% 이하여도 되고, 0.001질량% 이하여도 된다. 또한, 하한은 특히 한정되지 않지만, 통상 0질량%보다 많다. 이들의 상한과 하한은 어떤 조합이어도 된다. 리사이클 스티렌 모노머에 있어서의 무기 성분의 함유량은, 통상 0질량%보다 많고 0.1질량% 이하, 0질량%보다 많고 0.01질량% 이하여도 되고, 0질량%보다 많고 0.001질량% 이하여도 되고, 0질량%보다 많고 1질량% 이하여도 된다.
<리사이클 폴리스티렌의 제조 공정(C)>
얻어진 리사이클 스티렌 모노머를 중합하여, 리사이클 폴리스티렌을 얻는다.
얻어진 리사이클 폴리스티렌은, 상술한 바와 같이, 머터리얼 리사이클에 의해 제조되는 폴리스티렌과 비교하여 강도가 향상한 리사이클 폴리스티렌이 된다.
얻어진 리사이클 폴리스티렌은, 수지 버닝에 의한 색상의 악화가 억제된 폴리스티렌이 된다.
스티렌 모노머의 중합법으로서는, 용액 중합법, 괴상 중합법, 현탁 중합법, 및 기상 중합법 등이 있고, 어느 방법도 채용할 수 있다.
용액 중합법은, 예를 들면, 스티렌 모노머에 비점 130℃~200℃의 에틸벤젠, 톨루엔 등의 용매를 5~20% 혼합하여 중합하는 방법이고, 괴상 중합법은, 예를 들면, 스티렌 모노머에 촉매 등을 첨가하고 가열하여 중합하는 방법이고, 현탁 중합법은, 예를 들면, 대량의 물에 분산제를 이용하여 스티렌 모노머를 입자로서 분산시키고, 퍼옥사이드와 같은 촉매를 이용하여 중합하는 방법이다.
리사이클 스티렌 모노머를 중합하여 얻어지는 리사이클 폴리스티렌의 태양으로서는, 스티렌 단독의 중합체(스티렌 호모폴리머)뿐 아니라, 스티렌 모노머와 스티렌 이외의 모노머의 공중합체(코폴리머)도 포함할 수 있다. 또한, 부타디엔 고무 등의 존재 하에서 그래프트 중합시킨 고무 변성 폴리스티렌도 포함할 수 있다.
얻어진 리사이클 폴리스티렌은, 이하 측정 방법에 의해 강도를 평가한 경우에, 우수한 강도를 나타낸다. 나프타 유래의 폴리스티렌의 강도를 100으로 한 경우, 머터리얼 리사이클에 의해 얻어지는 폴리스티렌의 강도는 90 정도이다. 나프타 유래의 폴리스티렌의 강도를 100으로 한 경우, 본 발명에 있어서의 리사이클 폴리스티렌의 강도는, 하한이 통상 90보다도 높고, 바람직하게는 95 이상, 보다 바람직하게는 97 이상, 더 바람직하게는 99 이상이고, 또한, 상한은 특히 한정되지 않지만, 통상 100 이하이다. 이들의 상한과 하한은 어떤 조합이어도 된다. 나프타 유래의 폴리스티렌의 강도를 100으로 한 경우, 리사이클 폴리스티렌의 강도는 100 이상이어도 된다. 나프타 유래의 폴리스티렌의 강도를 100으로 한 경우, 본 발명에 의해 얻어진 리사이클 폴리스티렌의 강도는, 통상 90보다 크고 100 이하, 바람직하게는 95 이상 100 이하, 보다 바람직하게는 97 이상 100 이하, 더 바람직하게는 99 이상 100 이하이다.
[폴리스티렌 강도의 측정 방법]
폴리스티렌의 강도는, 예를 들면, JIS K 7161-1, 2에 따라, 인장 파괴 응력에 의해 평가하거나, JIS K 7171에 따라, 절곡 강도에 의해 평가할 수 있다. 또한, 고무 변성 폴리스티렌의 경우는, JIS K 7111-1에 따라 샤르피 충격 강도로 평가할 수도 있다.
얻어진 리사이클 폴리스티렌은, 이하 측정 방법에 의해 색상을 평가한 경우에, 황색도가 억제되는 양호한 색상을 나타낸다. 구체적으로는, 황색도(YI값) 등으로 색상을 평가한다. YI값은 플러스측으로 커질수록 황색이 강하고, 마이너스측으로 커질수록 청색이 강한 것을 나타낸다. 본 발명에서 얻어지는 리사이클 폴리스티렌의 YI값은, 머터리얼 리사이클에 의해 얻어지는 폴리스티렌의 YI값보다 낮고, YI값의 차는 통상 0.1 이상, 바람직하게는 0.3 이상, 보다 바람직하게는 0.5 이상, 더 바람직하게는 1.0 이상이다. YI값의 차는 특히 상한은 없다.
[폴리스티렌의 색상의 측정 방법]
폴리스티렌의 색상은, 예를 들면, JIS K 7373에 따라 측정할 수 있다.
<폴리스티렌 제품의 제조 공정(D)>
리사이클 폴리스티렌에서 리사이클 폴리스티렌 제품을 얻는다.
얻어진 리사이클 폴리스티렌 제품은, 상술한 바와 같이, 나프타 유래의 폴리스티렌과 동등의 강도, 색상을 나타내는 양호한 리사이클 폴리스티렌 제품이 된다.
폴리스티렌 제품의 형태로서는, 리사이클 폴리스티렌을 이용한 것이면, 특히 제한은 없고, 목적에 따라 적의 선택할 수 있다.
예를 들면, 폴리스티렌 외에, 필요에 따라, 착색제, 물, 유기 용제 등의 기타 성분을 함유한 조성물을 제작함으로써, 예를 들면, 코팅제, 잉크, 접착제로서 사용하는 폴리스티렌 제품을 제조할 수 있다.
혹은, 리사이클 폴리스티렌을 함유하는 조성물을 시트상으로 성형함으로써, 연신 시트나 발포 시트 등의 폴리스티렌 제품을 제조할 수도 있다. 또한, 폴리스티렌 시트를 성형함으로써, 식품 포장 용기(예를 들면, 식품 트레이) 등의 폴리스티렌 제품을 제조할 수도 있다.
또한, 리사이클 폴리스티렌을 함유하는 조성물을 사출 성형 혹은 인젝션 블로우 성형함으로써, 컵이나 보틀 등의 식품 용기용 폴리스티렌 제품을 제조할 수도 있다.
또한, 일반적으로 머터리얼 리사이클된 플라스틱은, 식품 포장 용기에 이용할 때, 내용물의 마이그레이션(migration) 등이 우려되어, 직접 식품에 접촉시킬 수 없기 때문에, 용도가 한정된다. 그러나, 본 발명에 의해 얻어진 리사이클 플라스틱은, 폐폴리플라스틱을 모노머로 분해, 정제하고, 중합함으로써 얻어지기 때문에, 직접 식품에 접촉하는 것이 가능해져, 용도의 한정이 없다.
또, 상기 실시태양에서는, 폐폴리스티렌으로서 호모폴리머를 사용하는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은, 호모폴리머에 한하지 않고, 코폴리머, 즉, 폐스티렌 공중합체에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 그와 같은 폐스티렌 공중합체로서는, 폐고무 변성 폴리스티렌(폐HIPS), 폐스티렌-아크릴 공중합체(폐AS 수지), 폐스티렌-부타디엔-아크릴 공중합체(폐ABS 수지) 등이 있다. 본 발명에서 폐폴리스티렌은, 이들 공중합체를 포함할 수 있다.
[실시예]
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더 상술하지만, 본 발명의 범위는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
사용 완료의 폴리스티렌 제품을 회수하고, 그 후, 분쇄하여 펠렛화했다. 폐폴리스티렌의 펠렛화물 1t을 마이크로파를 이용한 열분해 장치에 투입했다.
열분해 장치 내의 반응 온도를 350℃로 하고, 촉매로서 폐폴리스티렌에 대해 2질량%의 탄화규소를 사용하여, 증기 퍼지 하에서, 열분해 처리를 행했다.
그 결과, 600kg의 조(粗)리사이클 스티렌 모노머가 얻어졌다(수율 60%). 정제 후의 리사이클 스티렌 모노머a의 순도는 95%약이었다.
(실시예 2)
실시예 1에서, 가스 플레어 성분을 뺀 모노머 유 성분에 대해, 증류 정제 공정에 제공하기 전에, 다시, 열분해 장치에 제공하는 공정을 더한 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 조리사이클 스티렌 모노머를 얻었다.
그 결과, 840kg의 조리사이클 스티렌 모노머가 얻어졌다(수율 84%). 정제 후의 리사이클 스티렌 모노머b의 순도는 99.8%강이었다.
(실시예 3)
실시예 1에서, 제2 증류탑에 있어서, 조리사이클 스티렌 모노머에서 분리된 이량체 성분/기타(α-메틸스티렌 등)의 성분을, 다시, 열분해 장치에 제공하는 공정을 더한 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 리사이클 스티렌 모노머c를 얻었다.
그 결과, 실시예 1에서 분리된 이량체 성분/기타(α-메틸스티렌 등)의 성분에서, 240kg의 조리사이클 스티렌 모노머가 더 얻어졌다. 실시예 1에서 얻어진 리사이클 스티렌 모노머a와 합치면, 실시예 1 및 실시예 3에서, 합계 840kg의 조리사이클 스티렌 모노머가 얻어졌다(수율 84%). 정제 후의 리사이클 스티렌 모노머c의 순도는 95%약이었다.
(실시예 4)
실시예 1~3에서 얻어진 리사이클 스티렌 모노머a~c를 각각 이용하여, 스티렌 95부, 톨루엔 5부로 이루어지는 혼합 용액을 제조하고, 추가로, 유기 과산화물로서 스티렌에 대해 400ppm의 t-부틸퍼옥시벤조에이트를 더하고, 120~160℃의 연결한 관상 반응기에 공급하여 연속 괴상 중합을 행했다. 중합시켜 얻어진 혼합 용액을 열교환기로 220℃까지 가열하여, 50mmHg의 감압 하에서 휘발성 성분을 제거한 후, 펠렛화하여 리사이클 폴리스티렌A~C를 얻었다.
얻어진 각각의 리사이클 폴리스티렌A~C에 대해, 하기에 기재된 방법에 의해, 강도 및 색상을 평가했다.
(비교예 1)
사용 완료 스티렌계 수지 조성물 100질량부를, 이축 혼련 압출 성형기를 이용하여, 실린더 온도 220℃에서 용융 혼련하고, 스트랜드를 수냉각 후, 펠렛타이즈하여, 폴리스티렌D를 얻었다.
머터리얼 리사이클에 의해 얻어진 폴리스티렌D에 대해, 하기에 기재된 방법에 의해, 강도 및 색상을 평가했다.
비교의 결과, 리사이클 폴리스티렌A~C는, 머터리얼 리사이클에 의해 얻어진 폴리스티렌D와 비교하여 우수한 강도, 및 색상을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 머터리얼 리사이클에 의해 얻어진 폴리스티렌D의 강도의 측정값이 45MPa이었던 것에 대해 리사이클 폴리스티렌A~C의 강도의 측정값은 모두 50MPa을 나타냈다. 머터리얼 리사이클에 의해 얻어진 폴리스티렌D의 YI값이 1.0이었던 것에 대해 리사이클 폴리스티렌A~C는 0.4를 나타냈다.
[폴리스티렌 강도의 측정 방법]
얻어진 펠렛을 이용하여, 사출 성형기(성형 온도 220℃)로 평가용의 덤벨 성형품을 제작했다. 이 덤벨 성형품을 이용하여, 인장 시험을 실시하여, 인장 파괴 응력을 측정했다.
[폴리스티렌의 색상의 측정 방법]
얻어진 펠렛을 이용하여, 사출 성형기(성형 온도 220℃)로 평가용의 플레이트 성형품을 제작했다. 이 플레이트 성형품을 이용하여, 투과 측정법에 의해 YI값을 측정했다.
본 발명의 리사이클 방법을 이용하여, 폐폴리스티렌에서 리사이클 스티렌 모노머를 제조한 경우, 고수율 또한 고순도로 리사이클 스티렌 모노머를 제조할 수 있는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 리사이클 방법에 의하면, 폐폴리스티렌에서, 고품질의 스티렌 모노머를 제조할 수 있고, 그 리사이클 스티렌 모노머를 중합하여 얻어진 리사이클 폴리스티렌은, 강도 및 색상이 우수한 것임을 알 수 있었다.
본 발명에 의해, 폐폴리스티렌 제품의 스티렌을 100% 리사이클하는 것을 기대할 수 있는, 100% 순환형 폴리스티렌의 리사이클 시스템을 확립할 수 있다.
1: 폐폴리스티렌 제품
2: 리사이클 스티렌 모노머
3: 리사이클 폴리스티렌
4: 폴리스티렌 제품
10: 증기
11: 슬러리
12: 청징 슬러리
13: 고형물(차/무기물)
14: 모노머 유
15: 가스 플레어
16: 벤젠/톨루엔/에틸벤젠
17: 이량체/기타(α-메틸스티렌)
A: 회수 공정
B: 리사이클 스티렌 모노머의 제조 방법
C: 리사이클 폴리스티렌의 제조 방법
D: 폴리스티렌 제품의 제조 방법
a: 열분해 장치
b: 분리 장치
c: 응축기
d: 제1 증류탑
e: 제2 증류탑
2: 리사이클 스티렌 모노머
3: 리사이클 폴리스티렌
4: 폴리스티렌 제품
10: 증기
11: 슬러리
12: 청징 슬러리
13: 고형물(차/무기물)
14: 모노머 유
15: 가스 플레어
16: 벤젠/톨루엔/에틸벤젠
17: 이량체/기타(α-메틸스티렌)
A: 회수 공정
B: 리사이클 스티렌 모노머의 제조 방법
C: 리사이클 폴리스티렌의 제조 방법
D: 폴리스티렌 제품의 제조 방법
a: 열분해 장치
b: 분리 장치
c: 응축기
d: 제1 증류탑
e: 제2 증류탑
Claims (8)
- 폐(廢)폴리스티렌 제품을 열분해 처리하여, 폐폴리스티렌에서 리사이클 스티렌 모노머를 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 폐폴리스티렌 제품이, 무착색의 폴리스티렌 제품과 유색의 폴리스티렌 제품을 포함하는, 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 폐폴리스티렌 제품을 분쇄하여, 폐폴리스티렌 제품의 분쇄물을 얻고, 상기 분쇄물을 열분해 처리하는, 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리사이클 스티렌 모노머를 얻는 공정이,
열분해 장치를 이용하여, 폐폴리스티렌 제품을 열분해하는 공정,
상기 열분해에 의해 발생한 증기를 응축기에 제공함으로써, 리사이클 스티렌 모노머를 포함하는 유(油) 성분과 가스 플레어(flare) 성분이 혼합된 열분해 생성물에서, 가스 플레어 성분을 제거하여, 리사이클 스티렌 모노머를 포함하는 유 성분을 얻는 공정, 및
상기 리사이클 스티렌 모노머를 포함하는 유 성분에 대해, 증류탑을 이용하여, 리사이클 스티렌 모노머를, 순도를 향상시키기 위해서 증류 정제하는 공정
을 포함하는, 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법. - 제4항에 있어서,
상기 열분해에 의해 생긴 슬러리 성분에 대해, 분리 장치를 이용하여, 상기 슬러리 성분에서 고형물을 제거하는 공정, 및
상기 고형물이 제거된 청징(淸澄) 슬러리에 대해, 상기 열분해 장치를 이용하여, 열분해하는 공정
을 더 포함하는, 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 열분해 장치가, 마이크로파를 이용한 열분해 장치인, 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리사이클 스티렌 모노머는, 스티렌 모노머 이외에, 무기물, 방향족 화합물, 시클로헥사디엔계 화합물, 및 시클로헥센계 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는, 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법. - 폐폴리스티렌 제품을 회수하는 공정,
회수된 폐폴리스티렌 제품을 열분해 처리하여, 폐폴리스티렌에서 리사이클 스티렌 모노머를 얻는 공정,
상기 리사이클 스티렌 모노머를 중합하여, 리사이클 폴리스티렌을 얻는 공정, 및
상기 리사이클 폴리스티렌으로 이루어지는 리사이클된 폴리스티렌 제품을 얻는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐폴리스티렌 제품의 리사이클 방법.
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