JPH0680970A - 高分子材料の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチック等の高分子材料の廃棄物から
有用な成分を簡単に低コストで製造し、回収することが
できる有機高分子材料の処理方法を提供すること。 【構成】 炭化水素を主成分とする高分子材料を、重
質炭化水素油を熱分解してより低沸点の炭化水素とコー
クスに転換するコーカーで前記重質炭化水素油とともに
処理することを特徴とする高分子材料の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子材料の処理方法
に関し、より詳しくはプラスチック等の樹脂や化学繊
維、天然ゴム、合成ゴム、エラストマー等の炭化水素を
主成分とする高分子材料をコーカーで処理して、高分子
材料から有用な軽質炭化水素及びコークスを得る前記高
分子材料の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック、化学繊維、ゴム等の高分
子材料の普及はめざましいものであるが、これらの高分
子材料は廃棄されても極めて分解されにくいため、近年
その処理が社会的な問題となっており、特に経済的な処
理方法が求められている。

【０００３】この対策としては、例えば、プラスチック
の場合、(1) 焼却処分すると同時に発生するエネルギー
を回収する、(2) 熱分解して燃料油あるいは原料モノマ
ーを製造する、(3) 生分解性の良いプラスチックを開発
する、(4) リサイクルによって再利用する、等が、推進
ないし検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焼却す
る場合、高分子材料は総じて、発熱量が高く、炉壁を損
傷したり、有害ガスを発生したり、回収するエネルギー
もせいぜい水蒸気か湯として回収する程度でエネルギー
に融通性がなく、さらに焼却場の立地場所が制限される
等の問題を有している。熱分解して有用な成分を製造、
回収する方法は、資源の有効利用という観点からは好ま
しい方法であるとみられるが、副生するガスの精製及び
処分や、劣悪な分解油を燃料油として使用できる程度に
まで精製するには煩雑な設備と多大な費用が掛るので、
経済的に難しい。また、生分解性のよいプラスチックに
ついては、種々検討されているものの、研究開発の域を
出ておらず、コスト的に実質的な実用化には至っていな
い。

【０００５】そこで、本発明の目的は、プラスチック等
の高分子材料の廃棄物から有用な成分を簡単に、低コス
トで製造し、回収することのできる、前記高分子材料の
処理方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、炭化水素を主
成分とする高分子材料を、重質炭化水素油を熱分解して
より低沸点の炭化水素とコークスに転換するコーカーで
前記重質炭化水素油とともに処理する高分子材料の処理
方法である。

【０００７】本発明で処理される高分子材料としては、
その種類を問わず炭化水素を主成分とする合成のあるい
は天然の高分子材料であれば何でもよい。高分子材料は
石油、石炭、カーバイトなどを原料として得られた低分
子量化合物を、人工的に重合（付加重合、開環重合、縮
合等）という化学反応で高分子量化したものあるいは天
然に産するものである。例えば、付加重合系のポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメタクリル
酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ
素樹脂、重縮合系のポリエステル、ポリカーボネート、
ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、重付加系の熱可
塑性ポリウレタン、開環重合系のラクタムからのポリア
ミド、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂、尿素樹脂、メ
ラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化
性樹脂、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、
イソプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムな
どのジエン系ゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレン
ゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、アクリルゴム、クロ
ロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンなどのオ
レフィン系ゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等の合成ゴ
ムあるいはこれらの混合物などが挙げられ、これらは後
述のようにいわゆるプラスチック製品のような任意の形
状の成型物でも、繊維状に加工されたものでも、成形前
のペレット又は粉末の形でも、液状ゴムや接着剤のよう
な液状であってもよい。

【０００８】なかでも、炭素原子と水素原子のみでなる
ポリオレフィン系の高分子材料は、分解の際有害な副生
物がなく、又、分解油収率が多く、さらにその生成分解
油やコークスに不純物が混入しないので、特に好まし
い。しかし、塩素又はフッ素を含有する高分子材料、あ
るいはアミド結合（−ＮＨＣＯ−）を有するものなど
は、分解の際、有害な腐食性ガスを副生し、装置の腐
食、分解生成物の品質低下をきたすおそれがあるので、
装置内の防食や分解生成物の精製工程を設ける等の対策
が必要となる。又、シリコーン樹脂、シリコーンゴムな
どの、珪素系の高分子化合物は酸素と珪素を含有するた
め、分解油収率が低く、コークスの品質を低下するの
で、本発明方法には適合しない。

【０００９】本発明で用いるコーカーは、重質炭化水素
油を熱分解して、より低沸点の炭化水素とコークスに転
化する装置であり、ニードルコークスの製造、燃料用コ
ークスの製造、シェールオイル、タールサンドオイルな
どを軽質化して品質を向上した原油の製造、又は重油留
分からガソリン、灯油、軽油を製造する等の目的に利用
されている。代表的なコーカーとしては、例えば、５０
０℃前後に加熱した重質炭化水素油をソークドラムに一
定時間ホールドして、熱分解縮重合反応を行なわせた
後、ソークドラムを孤立させ、その中に堆積したコーク
スを切り出すディレードコーキング法、５００〜６００
℃に加熱したコークスを熱媒体として循環し、そこに重
質炭化水素油を接触させて連続的に熱分解し、生成する
コークス粒を適宜抜き出すフルードコーキング法、ある
いはコンタクトコーキング法等の装置が挙げられる。本
発明には、こうした既存のコーカーをそのまま使用する
ことができ、高分子化合物を処理するための特別な装置
を新たに設ける必要はない。これは、本発明の特徴の一
つであり、低コスト化実現のために重要である。

【００１０】本発明において重質炭化水素油の使用は、
処理すべき高分子材料をコーカー内に円滑に供給するた
めに不可欠である。処理すべき高分子材料のみでは流動
性が不十分でコーカーに供給することができない。重質
炭化水素油はそれ自体コーキング原料であるとともに、
高分子材料に対しては容易に取扱いができるように流動
性を付与するものである。

【００１１】本発明で用いる重質炭化水素油は、従来よ
り前記コーカーの原料として使用されているものであれ
ば、どのような油でもよく、一般的には原油の常圧蒸留
残油、減圧蒸留残油、流動接触分解装置で副生するスラ
リーオイル、エチレン分解装置より副生するエチレンタ
ール、あるいは石炭から得られるコールタール、シェー
ルオイル、タールサンドオイルなど、及びこれらの２種
以上を混合した混合物が挙げられる。

【００１２】前記の高分子材料をコーカーで処理する方
法に関しては、特に限定するものでなく、どのような方
法で行っても構わない。例えば、高分子材料をその融点
以上に加熱溶融してポンプで原料の供給配管に供給し、
該配管内で重質炭化水素油と混合し、その後は通常原料
の重質炭化水素油を原料油としたときと同様に処理する
方法、予め高分子材料を粉砕して原料の重質炭化水素油
と混合し、スラリー状にして供給、処理する方法、高分
子材料と重質炭化水素油を高分子材料の融点以上の温度
で混合して、この液状流体を供給、処理する方法、ある
いは、加熱した重質炭化水素油を供給する前の空のソー
クドラムに、予め高分子材料を好ましくは粉砕して装入
しておき、ここに通常の運転に準じて重質炭化水素油を
張り込んで処理する方法などの何れかの方法を用いて行
うことができる。

【００１３】熱可塑性の高分子材料を処理する場合は、
前記方法の何れでも行うことができるが、熱硬化性の高
分子材料の場合は、予め粉砕して原料油と混合し、スラ
リー状にして供給、処理するか、あるいはソークドラム
に予め装入しておいて処理する方法が好ましい。

【００１４】従って、高分子材料の形態としては、固体
でも、液体でもどちらでも処理できる。即ち、いわゆる
プラスチック製品のような任意の形状の成型物でも、繊
維状に加工されたものでも、成型する前のペレット状又
は粉末状でも、あるいは液状ゴム、接着剤のような液体
状であってもよい。粉末状又は液体状の方が、粉砕する
必要がなく溶解も容易であり、コーカーに供給しやすく
好都合である。

【００１５】高分子材料の処理量は、高分子材料の性
状、採用するコーカーの条件、高分子材料の供給方法、
コークスや分解油の品質条件等に基づいて、適宜その量
を決めれば良い。すなわち、製品の品質条件、装置条件
の許容される範囲において、高分子材料及び重質炭化水
素油の性状を勘案して、あるいは、試験運転を行い決め
ることができる。好ましくは、高分子材料８０重量％以
下、重質炭化水素油２０重量％以上の割合で前記の適当
な供給方法で供給し、処理すれば良い。高分子材料の処
理量は少ないほど装置や重質炭化水素油単独を原料とし
て用いた場合の製品品質に与える影響は当然少なくなる
が、本発明の意図するところではない。しかし、高分子
材料が８０重量％を超えると、重質炭化水素油との混合
スラリーとして供給する場合、その流動性が低下し、ま
た高分子材料と重質炭化水素油の混合溶融物として供給
する場合、その均一性を保つことが難しくなり、コーカ
ーへの円滑な供給が困難となるので好ましくない。ソー
クドラム内に予め装入しておく場合は、重質炭化水素油
の持ち込む熱量が不足して、分解されない高分子材料が
残ることのないように、高分子材料の装入量を調節する
ことが好ましい。

【００１６】以上のようにして、コーカーで高分子材料
を重質炭化水素油とともに処理して得られる分解ガス、
及び分解油は、通常のコーカーの運転で得られるものと
同様にオレフィン成分を多く含む。これらは、(1)燃料
として直ちに自家消費する、(2)石油化学用の原料とし
て有用成分を回収する、又は、(3)水素化精製して石油
製品、又はそのブレンド基材として用いる、などの方法
で、あるいはこれらの方法を組み合わせて後処理を行う
ことができる。これらの後処理は、水添、脱硫、脱窒
素、ガスの精製、分留などを行う石油精製装置を利用し
て極めて容易に行うことができる。しかも、都合のよい
ことに、コーカーは一般に製油所内に、あるいは石油精
製装置と近接して設置されることが多いので、したがっ
て、前記の後処理においても既設の装置を利用すること
ができ、設備費は不要となり、本発明の処理方法全体の
コストを著しく低減することができる。この後処理につ
いて具体的に言えば、分解ガスは蒸留塔で有用成分を回
収したり、石油精製用加熱炉で燃料として消費でき、ま
た分解油は水素化精製装置で水素化精製され、蒸留等で
分留され石油製品、又はそのブレンド基材としての品質
まで容易に向上することができる。

【００１７】特に、高分子材料として炭化水素系樹脂を
使用した場合に得られる分解油は、中東残油を単独で使
用した場合に得られる分解油よりも軽質であり、より付
加価値の高い灯油や軽油留分をより多く含んでいる。

【００１８】また、得られたコークスは、そのままある
いは従来の石油コークスと混合し、燃料コークスとし
て、あるいはニードルコークスとして使用される。

【００１９】本発明の別の特徴は、このコークスに現わ
れる。すなわち、高分子材料から得られるコークスの組
織はモザイク状を呈している。一方、中東残油、南方残
油から得られるコークスは、流れ組織が主体で一部にモ
ザイク組織が存在する。そして、コークスを原料とする
炭素製品によっては流れ構造の中にモザイク組織が適度
に混在しているコークスが望まれている。本発明によれ
ば、コ−クス原料としての高分子材料の割合を調節する
ことにより、コークス中のモザイク組織を容易にコント
ロールできるので、上記のような要請にも対応すること
ができる。

【００２０】

【実施例】

実施例１〜１０、比較例１〜２ 表１に示す合成高分子化合物と重質炭化水素油を同表の
上段に示す割合（重量）で内容積２５ｍｌの小型オート
クレーブ（チューブボム）に装入し、温度４７０℃、圧
力５ｇ／ｃｍ²Ｇで５時間保持して分解させた後、分解
生成物の収率及び性状を求めた。その結果を表１〜３に
併記して示す。

【００２１】合成高分子化合物としてはそれぞれ次のも
のを用いた。

【００２２】ポリエチレン：三井石油化学社製 ハイゼ
ックス５５００Ｓ ポリプロピレン：日鉱石油化学社製 カクタスＮＨ０４
０Ｊ ポリオキシメチレン：ポリプラスチック社製 ジュラコ
ンＭ９０−０１ ポリアミド６：東レ社製 ＣＭ−１０１７ ポリスチレン：旭化成工業社製 スタイロン６６６−Ｋ
２７−７１ また、重質炭化水素油としては、密度０．９７９ｇ／ｍ
ｌ、初留点２５０℃、硫黄分３．７４重量％の中東系常
圧残渣、及び密度０．８９５ｇ／ｍｌ、初留点２４７
℃、硫黄分０．１１重量％南方系常圧残渣を用いた。

【００２３】生成物は次の試験方法によって性状を測定
して評価した。

【００２４】分解ガスの平均分子量及びオレフィン含有
量 ＪＩＳＫ２３０１に準じて、ガスクロマトグラフィで測
定した組成に基づいて算出した。

【００２５】分解油の密度 ＪＩＳＫ２２４９に準じて測定した。

【００２６】分解油の蒸留性状 ＡＳＴＭ−２８８７−８９：Ｓｔａｎｄａｒｄ ｔｅｓ
ｔ ｍｅｔｈｏｄｆｏｒ ｂｏｉｌｉｎｇ ｒａｎｇｅ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｔｒｏｌｅｕ
ｍ ｆｒａｃｔｉｏｎｓ ｂｙ ｇａｓ ｃｈｒｏｍａ
ｔｏｇｒａｐｈｙに準じて測定した。

【００２７】コークスの組成 ＪＩＳ Ｍ−８８１３：石炭類及びコークス類の元素分
析法に準じて測定した。

【００２８】コークスの総発熱量 ＪＩＳ Ｍ−８８１４：石炭類及びコークス類の発熱量
測定方法に準じて測定した。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】上記表１〜３から明らかなように、処理さ
れた各高分子材料は、残油とともにコ−カ−の有用な原
料として寄与しており、したがって、本発明は単なるプ
ラスチック廃棄物の処理法に止まることなく、これを再
資源化して活用するものである。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の処理方法
は、有機高分子材料を一般に石油精製施設内に配置され
ている既存のコーカーをそのまま使用して、しかもその
原料油である重質炭化水素油とともに既存のプロセスを
利用して実施することができ、さらに各分解生成物の後
処理も又同様に既存設備・プロセスを使用することがで
きるものである。したがって、立地条件等の制約を受け
る廃棄物処理施設を新設することなく、プラスチック廃
棄物等から有用成分を回収してこれを再資源として活用
しつつ処理を行うことができ、しかもこの処理は、既存
設備及び既存プロセスをそのまま利用できるので、容
易、かつ低コストで行うことができる。加えて、本発明
方法は得られるコークスの組織を容易にコントロールす
ることもできる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化水素を主成分とする高分子材料を、
   重質炭化水素油を熱分解してより低沸点の炭化水素とコ
   ークスに転換するコーカーで前記重質炭化水素油ととも
   に処理することを特徴とする高分子材料の処理方法。