JPH0892413A

JPH0892413A - プラスチックの再資源化方法及び装置

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Publication number: JPH0892413A
Application number: JP22792594A
Authority: JP
Inventors: Emiko Higashinakagaha; 恵美子東中川; Kimihiro Tadauchi; 仁弘忠内; Yukishige Maezawa; 幸繁前沢; Yoji Inoue; 洋治井上
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1996-04-09
Anticipated expiration: 2018-07-14
Also published as: JP3426730B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プラスチックの熱分解によって生じるもの全
てを有効に活用できるプラスチックの再資源化方法及び
装置を提供する。【構成】再資源化装置は、金属水酸化物と共にプラス
チックを加熱してプラスチックの熱分解生成物と該金属
水酸化物を含み得る分解残渣とを生成する熱分解装置
と、上記分解残渣から該金属水酸化物を分離する分離装
置と、分離した金属水酸化物と前記分解生成物とを用い
て鹸化物を生成する鹸化装置とを備える。プラスチック
の熱分解により分解生成物と分解残渣とが生成し、分解
残渣からから除去した金属水酸化物と分解生成物から石
鹸を形成し、分解残渣を吸着剤として使用する。【効果】プラスチックの熱分解による分解残渣の無害
化、余剰金属水酸化物の再資源化を可能にし、問題を引
き起こす末端生成物を生じさせない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業廃棄物等に含まれ
る廃プラスチック、特にポリ塩化ビニル樹脂を含むプラ
スチックの処理に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、廃プラスチックを加熱分解して油
脂を生成する方法が開発され、多量に発生している廃プ
ラスチックのリサイクル方法として有望視されている。
この油化処理において、廃プラスチック中にポリ塩化ビ
ニル（ＰＶＣ）樹脂等のハロゲンを含んだ樹脂が含まれ
ると、熱分解によって生じる塩化水素ガス等の含ハロゲ
ンガスによって分解装置が損なわれ、分解生成物にも有
害な有機塩素化合物が混入する。一般に使用されている
プラスチックにおけるＰＶＣ樹脂の割合は高く、廃プラ
スチック中に含まれるＰＶＣ樹脂の量は無視できるレベ
ルではない。この問題を解決する方策として、金属水酸
化物、特に、アルカリを添加して熱分解を行う方法が有
効である。アルカリ添加は熱分解における油化率も向上
させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、リサイクル方
法が実際に有効に機能し得るものであるかどうかは、実
施によって生じる全ての生成物が環境問題などを引き起
こすことなく再資源化あるいは処理できるかどうかによ
って決まる。上述のプラスチックの熱分解の場合、油脂
以外に固形のカーボン質分解残渣が生じ、残渣自体は埋
め立てや道路舗装に使用することができるが、分解残渣
中にアルカリが残存すると、このままで埋め立て等に使
用すると環境汚染を引き起こす。従って、残存するアル
カリを分解残渣から分離して再利用する用途を開発する
必要がある。又、生成した油脂についてもできる限り広
範な用途を開発する必要がある。

【０００４】本発明は、この様な従来技術の課題を解決
するためになされたもので、プラスチックの熱分解によ
って生じるもの全てを有効に活用できるプラスチックの
再資源化方法及び装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、分解残渣から
分離した金属水酸化物を分解生成物である油脂と鹸化さ
せて石鹸を形成することにより、余剰の金属水酸化物を
有効利用し、油脂の用途も広げることができることを見
いだし、本発明の再資源化方法及び装置を発明するに至
った。

【０００６】本発明のプラスチックの再資源化方法は、
金属水酸化物と共にプラスチックを加熱してプラスチッ
クの熱分解生成物と該金属水酸化物を含み得る分解残渣
とを生成する熱分解工程と、上記分解残渣から該金属水
酸化物を分離する分離工程と、分離した金属水酸化物と
前記分解生成物とを用いて鹸化物を生成する鹸化工程と
を備えることを特徴とするものである。

【０００７】又、本発明のプラスチックの再資源化装置
は、金属水酸化物と共にプラスチックを加熱してプラス
チックの熱分解生成物と該金属水酸化物を含み得る分解
残渣とを生成する熱分解装置と、上記分解残渣から該金
属水酸化物を分離する分離装置と、分離した金属水酸化
物と前記分解生成物とを用いて鹸化物を生成する鹸化装
置とを備えることを特徴とするものである。

【０００８】上記水酸基の供給源となる化合物として、
金属水酸化物が用いられる。

【０００９】該金属水酸化物は、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウ
ム、水酸化バリウム、水酸化リチウムからなる塩基性水
酸化物、及び、水酸化アルミニウム、水酸化ジルコニウ
ム、水酸化セリウム等の両性水酸化物から選択される。

【００１０】

【作用】プラスチックは、金属水酸化物と共に加熱され
て熱分解し、熱分解生成物として油分が得られ、固体分
解残渣が残存する。固体分解残渣には金属水酸化物及び
／又はその金属塩が含まれ、これらを水等によって洗
浄、除去することによって、固体分解残渣が分離され
る。除去された金属水酸化物及び／又はその金属塩に熱
分解によって得られた油を作用させ鹸化することによっ
て石鹸が得られる。固体分解残渣は、熱分解時に金属水
酸化物が共存することによって吸着能が高められ、気相
又は液相の浄化用吸着剤に使用される。

【００１１】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【００１２】図１に示すように、プラスチック１を金属
水酸化物３の存在下で熱分解する（工程Ａ）と、プラス
チックの分解生成物が得られるが、同時に、余剰の金属
水酸化物及び塩が混入したカーボン質の固体分解残渣７
が反応容器内に残る。分解残渣の取り扱いを安全にする
ために、金属水酸化物及び塩を分解残渣から分離する必
要がある。この点に関して、温水又は水９で金属水酸化
物及び塩を溶出、洗浄させる（工程Ｂ）ことにより分解
残渣１１から分離可能であり、水溶性の低い水酸化物の
場合であっても酸の希薄水溶液により洗浄除去すること
ができる。このような方法で回収される金属水酸化物が
高濃度で洗浄液に含まれるならば、プラスチックの熱分
解工程においてリサイクル使用することも比較的容易と
なるが、残渣の洗浄を主眼とする点から、実際には、熱
分解工程でのリサイクルに適する濃度で回収することは
難しい。

【００１３】しかし、金属水酸化物及び塩を含んだ洗浄
液１３に分解生成物５である油脂を加えると、鹸化反応
によって金属成分を石鹸に変換する（工程Ｃ）ことが可
能である。石鹸１５は、産業及び一般家庭において広く
使用されるものであり、製品の形態も様々である。特に
工業用の石鹸としては、家庭用石鹸等に求められる美観
等を必要としない用途も多々有り、このような用途にお
いては、分解残渣の洗液を原料とすることによって着色
等が生じても使用の障害とはならない。又、最近は、環
境保全の観点から合成界面活性剤等に代えて石鹸を使用
することが好ましいと言われていることらも、石鹸とし
ての回収は社会的需要にも合致するものである。

【００１４】プラスチック１の熱分解（工程Ａ）によっ
て得られる分解生成物５の組成は、もちろん、原料とな
るプラスチック及び分解反応条件によって変化するが、
概して、炭素数が５〜２２程度の脂肪族及び芳香族成分
からなり、脂肪酸等の有機酸成分及びエステル類は、例
えば、ポリオレフィンの熱分解生成物では、６０〜８０
wt％程度、ＰＶＣ樹脂の分解生成物では、４０〜６０wt
％程度含まれる。従って、分解残渣７を洗浄して得た金
属水酸化物の溶液１３と熱分解生成物５とを作用させる
ことにより、これらの酸成分及びエステル類を鹸化する
（Ｃ１）ことができる。この際、分解残渣を洗浄した洗
液に金属水酸化物と共に含まれる同種金属の塩によっ
て、塩析（Ｃ２）効果が作用し、石鹸の形成が高められ
る。鹸化反応をより確実にするためには、反応系を加熱
するのが好ましく、鹸化後に石鹸の用途に応じて適宜添
加剤を混和し冷却して（Ｃ３）、固化した石鹸を回収す
る。

【００１５】プラスチックの熱分解の際に用いられる金
属水酸化物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、
水酸化バリウム、水酸化リチウムのような塩基性水酸化
物、水酸化アルミニウム、水酸化ジルコニウム、水酸化
セリウム等の両性水酸化物が挙げられる。このうち、水
酸化ナトリウム及び水酸化カリウムが、ハロゲン化水素
ガスの中和や分解反応促進、コストの点で好ましく、実
施における適用性が高い。水酸化ナトリウムを熱分解時
に使用した場合、残渣洗液と分解生成物とから得られる
石鹸は、硬質の石鹸となり、水酸化カリウム等を用いた
場合は、軟質の石鹸が得られる。又、分解生成物に比較
的低分子量の鹸化成分が多い場合には、塩が存在してい
ても液から鹸化成分が析出固化しない。このような場
合、塩水石鹸として利用することも可能である。鹸化せ
ず石鹸として回収されない油成分については、塩を含む
水１９から分離回収して燃料油１７として利用すること
ができる。熱分解反応で用いる金属水酸化物が水に難溶
性である場合、水で分解残渣を洗浄するのは困難である
が、薄い酸の水溶液を用いて金属分を溶出することによ
り分解残渣を洗浄することができる。この洗浄液を用い
て金属石鹸を生成することができる。この場合、分解残
渣は更に水洗するのが望ましい。

【００１６】上記に例を挙げた金属水酸化物をプラスチ
ックの熱分解時に使用すると、カーボン質の固形残渣に
高い吸着能を付与することができるので、分解残渣を気
体あるいは液体の浄化用吸着剤等として利用することが
可能になる。熱分解を４００〜６００℃程度の温度で十
分に行い、更に残渣を過熱すると、分解残渣の吸着能は
改善される。

【００１７】上術のプラスチックの再資源化方法を実施
するための装置の一実施例を図２に示す。この実施例に
おいては、熱分解を２つの工程に分けて行っている。即
ち、再資源化装置２１は、常圧分解槽２３と加圧分解槽
２５とを備え、各々加熱装置（図示せず）が設けられて
いる。常圧分解槽２３にはアルカリ及び水を適宜供給す
るための添加剤槽２７が制御弁２９を介して接続されて
いる。常圧分解槽２３と加圧分解槽２５とは一次凝縮器
３１、ポンプ３３及び逆止弁３５を介して接続されてい
る。加圧分解槽２５は圧力制御弁３７を介して二次凝縮
器３９と接続される。１次凝縮器３１は２次凝縮器３９
とも接続されている。２次凝縮器３９は油回収槽４１及
び排ガス処理槽４３と接続されている。更に、残渣洗浄
槽４５が設けられており、水槽４７から制御弁４９を介
して水が供給されるようになっている。又、鹸化槽５１
が設けられており、残渣洗浄槽４５及び油回収槽４１と
制御弁５３、５５を介して接続されている。

【００１８】上記装置２１において、常圧分解槽２３に
投入されたプラスチックには添加剤槽２７から所定量の
アルカリ及び水が添加され、約４５０℃に加熱される。
熱分解により生じるガス状分解生成物は１次凝縮器３１
において約２５０℃に冷却され、分解生成物のうちの重
質分が凝縮され、ポンプ３３によって逆止弁３５を介し
て加圧分解槽２５へ送られる。重質分は加圧分解層にお
いて約４５０℃に加熱される。加圧分解槽２５の内圧は
圧力制御弁３７により、４kgf/cm²程度に設定され、更
に軽質な成分に分解される。内圧がこの圧を越えると分
解生成物は２次凝縮器３９へ送られる。この分解生成物
と１次凝縮器で凝縮しなかった軽質分とが２次凝縮器で
５０℃程度に冷却され液化されて、油回収槽４１に収容
される。凝縮されない成分を含むガスは排ガス処理槽４
３において処理される。上記のように分解操作を複数段
階にすると、各段階の目的及びそれを達成するための反
応条件を変えて個別に設定することが可能になるので、
生成物の組成の制御が行い易くなり、より高品質な生成
物を得ることが可能となる。又、この構成において、主
に分解残渣が生じるのは最初の常圧分解槽においてであ
り、２段目の加圧分解槽２５においては余り残渣は生じ
ない。

【００１９】他方、常圧分解槽２３中に残るカーボン質
の分解残渣は細かく粉砕し、槽２３の底部から排出し
て、残渣洗浄槽４５に投入する。残渣洗浄槽４５には水
槽４７から水が供給され、残渣中の塩及び余剰金属水酸
化物が水に溶出する。残渣を洗浄した水は弁５３を通じ
て鹸化槽５１へ送られる。更に、油回収槽４１から分解
生成物である油脂が鹸化槽５１へ弁５５を通じて供給さ
れる。油脂が洗浄水中の金属成分とにより鹸化し、石鹸
が生成する。必要に応じて、鹸化反応を促進するために
鹸化槽５１を加熱し内容物を攪拌する。洗浄を終えた分
解残渣は洗浄槽４５から取り出し、埋立用材料、吸着剤
などに利用する。

【００２０】上記構成における熱分解工程はもちろん１
段のみあるいは多段としてもよい。更に、各種変更を必
要に応じて適宜行うことができる。例えば、２次凝縮器
３９で液化しないガスを鹸化槽５１中の洗浄水を通過さ
せるようにしてもよい。この場合、液化しにくい軽質分
に含まれる鹸化可能な成分及び無機酸成分を鹸化槽５１
で捕らえることが可能となる。あるいは、第１凝縮器３
１で凝縮せずに通過するガス状分及び加圧分解槽２５か
ら放出される分解生成物を２次凝縮器を通過させずに鹸
化槽５１に導入し、鹸化により水相に移行する成分と油
性分とに分離するようにしても良い。

【００２１】

【実施例】以下、実施例及び比較例により、本発明をさ
らに詳細に説明する。尚、以下の実施例及び比較例は、
図２に示す装置から１次凝縮器３１、ポンプ３３、加圧
分解槽２５及び弁３５、３７を省いて分解工程を１段に
した再資源化装置を用いて行った。

【００２２】（実施例１）再資源化装置の分解槽２３
に、ＰＶＣ樹脂を含む廃プラスチック５kg（ＰＶＣ比
率：約２０重量％）及び水酸化ナトリウム１．１kgを投
入し、４５０℃に加熱して熱分解を行った。発生した分
解生成ガスを凝縮器３９で冷却し、油回収槽４１に凝縮
した液状油脂３kgを収集した。一方、分解槽２３には黒
色固体の分解残渣が２kg残っていた。この残渣物を水２
０００mlに浸し、煮沸して残渣を洗浄した後に水から残
渣物を分離、乾燥したところ、残渣物は１．５kgに減量
した。従って、残渣を洗浄した水に含まれる塩あるいは
水酸化ナトリウムは約０．５kgとなる。

【００２３】次に、油回収槽４１の油脂３kgと残渣を洗
浄した水とを混合して煮沸し、水冷したところ、３．２
kgの石鹸が固化した。

【００２４】（実施例２）水酸化ナトリウムに代えて水
酸化カリウム１．５４kgを用いた点を除いては実施例１
と同様の条件で熱分解を行ったところ、油回収層４１に
は油脂３kgが収集され、分解層２３には２．５kgの黒色
固体の分解残渣が残った。この分解残渣を実施例１と同
様に洗浄したところ、残渣は１．５kgに減量した。従っ
て、残渣を洗浄した水に含まれる塩あるいは水酸化カリ
ウムは約１．０kgとなる。

【００２５】次に、油回収槽４１の油脂３kgと残渣を洗
浄した水とを混合して煮沸し、水冷したところ、３．３
４kgの石鹸が固化した。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラスチ
ックの再資源化方法及び装置は、プラスチックの熱分解
による分解残渣の無害化、余剰金属水酸化物の再資源化
を可能にし、問題となるような末端生成物を生じさせな
い。従って、その工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチックの再資源化方法の作業の
一例を示すフロー図である。

【図２】本発明のプラスチックの再資源化装置の一例を
示す概略図である。

【符号の説明】

２１再資源化装置２３常圧分解槽２５加圧分解層２７添加剤層３１第１凝縮器３９第２凝縮器４１油回収層４５残渣洗浄槽５１鹸化槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前沢幸繁神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者井上洋治東京都港区西新橋三丁目７番１号東芝プラント建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属水酸化物と共にプラスチックを加熱
してプラスチックの熱分解生成物と該金属水酸化物を含
み得る分解残渣とを生成する熱分解工程と、上記分解残
渣から該金属水酸化物を分離する分離工程と、分離した
金属水酸化物と前記分解生成物とを用いて鹸化物を生成
する鹸化工程とを備えたことを特徴とするプラスチック
の再資源化方法。
【請求項２】金属水酸化物と共にプラスチックを加熱
してプラスチックの熱分解生成物と該金属水酸化物を含
み得る分解残渣とを生成する熱分解装置と、上記分解残
渣から該金属水酸化物を分離する分離装置と、分離した
金属水酸化物と前記分解生成物とを用いて鹸化物を生成
する鹸化装置とを備えたことを特徴とするプラスチック
の再資源化装置。