JPH0995678A

JPH0995678A - 廃プラスチック油化生成物からの塩化アルミニウム除去方法

Info

Publication number: JPH0995678A
Application number: JP27710895A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nishiyama; 秀雄西山; Nobuyuki Mikata; 信行三方
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】廃プラスチック油化生成物を製造する際に不
可避的に混入する有害な塩化アルミニウムを効率的か
つ、簡単に除去することのできる廃プラスチック油化生
成物からの塩化アルミニウム除去方法を提供する。【解決手段】廃プラスチック材の熱分解生成物をアル
ミナ粒子が配置された脱塩化水素槽１８に通過させて脱
塩化水素処理をした後、これをゼオライト系触媒により
接触分解して得られる廃プラスチック油化生成物からの
塩化アルミニウム除去方法であって、廃プラスチック油
化生成物を、水又は水酸化カルシウム水溶液等のアルカ
リ性溶液と混合撹拌した後、次工程で廃プラスチック油
化生成物と塩化アルミニウム水溶液、あるいは廃プラス
チック油化生成物と塩化物、アルミニウム化合物を含む
溶液とに分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃棄されたプラスチ
ック材を油化処理して得られる廃プラスチック油化生成
物からの塩化アルミニウムの除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護、および資源保護の見地
から、廃棄される高分子量のプラスチック材（以下廃プ
ラスチック材という）よりガソリン、軽油、及び灯油等
の低分子量の廃プラスチック油化生成物を抽出して、こ
れを有効資源として利用しようという動きが進んでい
る。しかし、このような油化処理に際しては、廃プラス
チック材中にポリ塩化ビニル等の有機塩素化合物に由来
する塩素を含有しているため、廃プラスチック材を加熱
溶融し又は、反応させる際に多量の塩化水素ガスが発生
する。このため、廃プラスチック材を溶融処理して得ら
れる気化状態の熱分解生成物（以下熱分解油という）を
ゼオライト系触媒等を用いて接触分解して低沸点のガソ
リン、灯油、軽油等の廃プラスチック油化生成物を製造
しようとする時には、この塩化水素により、接触分解に
使用するゼオライトを主体とした触媒（以下ゼオライト
系触媒という）の触媒活性を低下させる要因となる。ま
た、このような塩素化合物が最終製品であるガソリン、
灯油、軽油等の廃プラスチック油化生成物に塩素化合物
として残留した場合には、燃焼時における燃焼ガスの腐
蝕性が増すと共に、燃焼特性その他の品質を大幅に劣化
させる。

【０００３】廃プラスチック材を油化処理する際に熱分
解槽で発生する熱分解油中の塩化水素を除去するため
に、例えば特願平５−１９６５４４号に記載されている
ように、熱分解油中の塩化水素分を除くための脱塩化水
素槽を設けて、塩化水素を吸着等により除去する方法が
知られている。

【０００４】図３はこのような脱塩化水素槽を備えた廃
プラスチック油化処理設備の一例であり、以下同図を用
いて廃プラスチック材の油化処理方法について説明す
る。小片に破砕されて廃プラスチック受槽３０に一時貯
留された廃プラスチック材はコンベア３１で熱媒油循環
加熱炉３２から供給される熱媒によって内部が約３００
℃に加熱された押出機３３内に搬送され、ここで液状に
加熱混練されて約３５０℃に加熱されて原料混合槽３４
に搬入される。そして、原料混合槽３４、及び押出機３
３で発生する塩化水素ガス等含む熱分解油ベーパーは原
料混合槽３４の上部から塩酸中和塔３５に導入され、こ
こで水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液等を散布して
中和した後、処理後の排気ガスをファン４７を介して系
外に廃棄するようになっている。

【０００５】前記溶融した廃プラスチック材は原料混合
槽３４の下部から熱分解槽３６の上部に移送され、この
熱分解槽３６内で溶融した廃プラスチック材を熱分解し
て、低分子量の熱分解油ベーパーを生成する処理が行わ
れる。熱分解槽３６は、熱分解槽３６と熱分解油循環加
熱炉３７との間を循環する熱分解油の顕熱により加熱さ
れるようになっている。そして、熱分解槽３６では溶融
した廃プラスチック材と高温の熱分解油とが接触するこ
とにより溶融した廃プラスチック材が熱分解して、廃プ
ラスチック油化生成物が生成すると共に、熱分解油の蒸
気（ベーパー）が熱分解槽３６の上部を通って脱塩化水
素槽４０へ移送される。

【０００６】脱塩化水素槽４０には生石灰（ＣａＯ）等
の粒子が塩化水素（ＨＣｌ）との反応吸着剤として積層
充填されており、熱分解油ベーパー中の塩化水素が生石
灰と反応することにより、塩化カルシウム（ＣａＣ
ｌ₂）として充填層中に固定されるようになっており、
導入される熱分解油ベーパーの流れを均一化するための
整流材として、粒径が２０〜４０ｍｍの無機質粒子の層
が配置されている。接触分解槽３９では、前記熱分解油
ベーパーをゼオライト等の触媒に所定の圧力と温度で接
触させて所望の平均分子量を有するガソリン、軽油、灯
油等の廃プラスチック油化生成物（炭化水素油）に改質
する。

【０００７】前記接触分解槽３９によって更に低分子量
に分解された熱分解ガスは廃プラスチック油化生成物と
なって、熱交換器と同一構造の全縮器４１によって冷却
され、ガソリン、灯油又は軽油等の油（廃プラスチック
油化生成物である全縮油）となって、全縮油受槽４２に
一時貯留され、最終的には全縮油貯槽４３に貯留され
る。一方、前記全縮器４１によっても液化しなかったガ
スは、ファン４４によって接触分解ガスホルダ４５に送
られ、その一部は熱分解油循環加熱炉３７及び熱媒油循
環加熱炉３２の燃料とされ、その他は燃焼処理して煙突
４６から大気中に放出されている。なお、接触分解ガス
ホルダ４５に貯留されたガス成分中の液化部分は接触分
解槽３９に戻され、接触分解槽３９と接触分解ガスホル
ダ４５との間を循環して、効率的な接触分解反応を維持
することができるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記脱
塩化水素槽の充填材としてアルミナを使用する方法で得
られるガソリン、灯油、軽油等の廃プラスチック油化生
成物中には、塩化水素と脱塩化水素槽の充填材のアルミ
ナ成分とが反応して生じる塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ
₃、Ａｌ₂Ｃｌ₆）が含有されており、このままで使用
すると前記廃プラスチック油化生成物の品質特性を大き
く劣化させる要因となる。本発明はこのような事情に鑑
みてなされたもので、ポリ塩化ビニル等の有機塩素化合
物を含む廃プラスチック材を熱分解、及び接触分解によ
り処理して廃プラスチック油化生成物を製造する際に不
可避的に混入する塩化アルミニウムを効率的かつ、簡単
に除去することのできる廃プラスチック油化生成物から
の塩化アルミニウム除去方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の廃プラスチック油化生成物からの塩化アルミニウ
ム除去方法は、廃プラスチック材の熱分解生成物をアル
ミナ粒子が配置された脱塩化水素槽に通過させて脱塩化
水素処理をした後、これをゼオライト系触媒により接触
分解して得られる廃プラスチック油化生成物からの塩化
アルミニウム除去方法であって、前記廃プラスチック油
化生成物を、水又は水酸化カルシウム水溶液等のアルカ
リ性溶液と混合撹拌した後、次工程で廃プラスチック油
化生成物と塩化アルミニウム水溶液、あるいは廃プラス
チック油化生成物と塩化物、アルミニウム化合物を含む
溶液とに分離する。

【００１０】脱塩化水素槽は、装入される廃プラスチッ
ク材の熱分解生成物から塩化水素を除去する。これによ
り、後段のゼオライト系触媒を用いた接触分解に際し
て、その触媒活性が損なわれることなく維持される。混
合撹拌は、洗浄槽に装入される水又は、水酸化カルシウ
ム水溶液等のアルカリ性溶液と廃プラスチック油化生成
物との混合物を撹拌羽根により撹拌、混合して廃プラス
チック油化生成物の洗浄処理が行われる。前記混合物か
ら廃プラスチック油化生成物及び塩化アルミニウム水溶
液、あるいは塩化物、アルミニウム化合物を含む溶液を
分離する操作は、油水分離槽において、前記洗浄槽で洗
浄された処理物を静置することにより上下に分離させ、
所望の廃プラスチック油化生成物を得ることをいう。

【００１１】

【作用】請求項１記載の廃プラスチック油化生成物から
の塩化アルミニウム除去方法においては、塩化水素を含
む廃プラスチック材の熱分解生成物が、脱塩化水素の際
にアルミナ成分と反応して塩化アルミニウムを生じる。
そして、塩化アルミニウムを含む廃プラスチック油化生
成物を、洗浄槽で水又は水酸化カルシウム水溶液等のア
ルカリ性溶液と混合撹拌することにより、水に対する溶
解度の大きい塩化アルミニウムが、水に溶解して廃プラ
スチック油化生成物の洗浄が行われる。また、水酸化カ
ルシウム水溶液等のアルカリ性溶液を使用した場合は該
混合液中で塩化アルミニウムとの中和反応等が起きるた
め、より良好な分離効率が得られる。さらに、洗浄処理
後の廃プラスチック油化組成物及び水からなる混合物
を、廃プラスチック油化生成物と塩化アルミニウム水溶
液又は塩化物を含む溶液、アルミニウム化合物を含む溶
液とに分離するので、廃プラスチック油化組成物から塩
化アルミニウムを容易に除去できる。なお、本発明にお
ける水としては、上水、工業用水等が良好であり、同じ
作用、効果を有する。

【００１２】

【発明の効果】従って、請求項１記載の廃プラスチック
油化生成物からの塩化アルミニウム除去方法において
は、以下の〜に示すような効果を奏する。廃プラスチック油化生成物から塩化アルミウムを除去
して、ガソリン、灯油、及び軽油等に要求される燃焼特
性、燃焼ガスの腐食性等の品質を維持できる。アルミナ粒子等を脱塩化水素槽等に充填して、廃プラ
スチック材を油化する際に生成する塩化水素を塩化アル
ミニウムに転換する反応、又はアルミナを含むゼオライ
ト系触媒を用いた接触分解反応を、ゼオライト系触媒の
触媒活性の低下を考慮することなく積極的に行えるの
で、廃プラスチック油化生成物の生産効率を高水準に維
持して、かつ廃プラスチック油化処理を容易に行える。塩化アルミニウムを除去するために高価な薬品類を必
要とせず、水又は水酸化カルシウム水溶液等のアルカリ
性溶液を洗浄液としているので、低コストでの洗浄処理
が可能であり、作業上の安全性が高いと共に、洗浄後の
水を回収してこれを循環させて用いることができるので
環境を汚染しにくい。廃プラスチック油化生成物中に存在する塩化アルミニ
ウム以外のその他の固形分、不純物等を同時に除去する
ことができる。廃プラスチック油化生成物の洗浄処理装置の構造を簡
単に構成でき、設備にかかる経費が少なく、かつメンテ
ナンスも容易である。

【００１３】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに図１は本発明の一実施の形態
に係る廃プラスチック油化生成物からの塩化アルミニウ
ム除去方法に適用する塩化アルミニウム除去装置の構成
図、図２は同廃プラスチック油化処理設備の構成図であ
る。

【００１４】本発明の一実施の形態に係る廃プラスチッ
ク油化生成物からの塩化アルミニウム除去方法を適用し
た廃プラスチック材油化処理設備１０及び塩化アルミニ
ウム除去装置２１は、図１に示すように構成されてい
る。そして塩化アルミニウム除去装置２１は廃プラスチ
ック油化処理設備１０から供給される廃プラスチック油
化生成物（以下生成油ともいう）を貯蔵する生成油貯槽
２２と、生成油貯槽２２から供給される生成油と水又は
水酸化カルシウム水溶液等のアルカリ性溶液との混合物
をモーター２３を用いて撹拌羽根２４を回転させて洗浄
する洗浄槽２５と、洗浄槽２５からの処理液を生成油と
洗浄液とに分離する油水分離槽２６、及び油水分離槽２
６で分離された洗浄液を一時貯蔵して洗浄槽２５に供給
する洗浄液貯槽２７とを有する。

【００１５】さらに、廃プラスチック油化処理設備１０
は図２に示すように剪断又は破砕された廃プラスチック
材を加熱しつつ混練、溶融する押出機１１と、該押出機
１１から排出されるほぼ溶融状態にある廃プラスチック
材を熱分解槽１３から還流する高温の熱分解油と共に混
合してさらに溶融する原料混合槽１２と、該原料混合槽
１２で溶融された廃プラスチック材の融液を原料混合槽
１２の下部から抽出して、これを熱分解により低分子化
する熱分解槽１３と、該熱分解槽１３に加熱した熱分解
油を循環供給する加熱炉１４と、前記熱分解槽１３から
生成する熱分解油ベーパー中の塩化水素分を除去する２
基の並列に配置された脱塩化水素槽１８と、前記脱塩化
水素槽１８で処理され熱分解油ベーパーをゼオライト系
触媒に接触させて、さらに低分子量の廃プラスチック油
化生成物に改質する接触分解槽１５と、原料混合槽１２
の上部及び押出機１１より発生する塩化水素分をＮａＯ
Ｈ供給ライン１９から供給される水酸化ナトリウム溶液
等で中和する洗浄塔１７と、接触分解槽１５で生成する
熱分解油ベーパーを冷却することにより、液化する炭化
水素油（廃プラスチック油化生成物）と分解ガスとに分
離する熱分解油ベーパー用クーラー１６とを有してい
る。

【００１６】前記熱分解槽１３には、原料混合槽１２か
ら供給される溶融した廃プラスチック材が温度４００℃
に保持されて、熱分解により低分子化して低沸点成分が
増加するようになっている。前記脱塩化水素槽１８は略
円筒状の鋼鉄製容器であり、その内部には平均粒子径が
２ｍｍ、細孔容量が約０．５ｍリットル／ｇ、アルミナ
純度９９ｗｔ％であるアルミナ粒子が厚み８０ｍｍの層
を単位として積層配置されている。そして、脱塩化水素
槽１８内の温度が２５０〜３５０℃、圧力が大気圧より
少し高くなる微圧の条件で前記熱分解槽１３から供給さ
れる熱分解油ベーパーとアルミナ粒子とが接触するよう
に設定されている。これにより、廃プラスチック材の熱
分解生成物中の塩化水素がアルミナ粒子と反応して、塩
化アルミニウムに転換される。前記接触分解槽１５に
は、ゼオライト系触媒が層状に配置されており、約４０
０℃の温度、常圧の下で熱分解油ベーパーの接触分解反
応が起こるように設定されている。なお、ゼオライトと
は、イオン交換性の大きい陽イオンを含み、弱く保持さ
れた水と結合した３次元網目状構造を持つテクトアルミ
ノ珪酸塩からなる鉱物である。この化学組成の一般式は
Ｗ_mＺ_nＯ_{2 n}・ｓＨ₂Ｏ（但し、ＷはＮａ、Ｃａ、
Ｋ、Ｂａ、Ｓｒ元素のいずれかの元素又はその組み合わ
せを表し、またＺはＳｉ／Ａｌ比が１以上となるＳｉ及
びＡｌ元素であり、ｍ、ｎ、ｓはそれぞれ不定数であ
る）で示される。

【００１７】続いて、前記説明した廃プラスチック材油
化設備１０を用いて廃プラスチック油化生成物を製造す
る方法について詳細に説明する。先ず、一般家庭より排
出された一般廃棄物系プラスチックを図示しない切断機
又は破砕機等により５〜２０ｍｍ程度に細粒化する。次
に、破砕したプラスチックを押出機１１に３０ｋｇ／ｈ
の供給速度で装入し、押出機１１の出口温度が２５０〜
３００℃となるように加熱しながら、混練溶融した。そ
して、押出機１１にて溶融されたプラスチックを押出機
１１の出口側に接続した原料混合槽１２に供給し、原料
混合槽１２の中で後段の熱分解槽１３より還流する熱分
解油を用いて２８０〜３２０℃に加熱した。これらの溶
融過程において、既にプラスチック中に含まれる塩素化
合物の約９０ｗｔ％がプラスチック中より脱離し、塩化
水素ガスが発生するので、これらの塩化水素ガスを押出
機１１、原料混合槽１２から洗浄塔１７に導き、ＮａＯ
Ｈ供給ライン１９から供給されるＮａＯＨ水溶液により
洗浄中和した。

【００１８】次いで、この溶融プラスチックと熱分解油
の混合物を熱分解槽１３に供給して、加熱炉１４との間
を循環させることにより３８０〜４２０℃に昇温した。
ここまでの操作によって熱分解槽１３から約２６ｋｇ／
ｈの熱分解油ベーパーが発生した。この熱分解油ベーパ
ーをアルミナ粒子を充填した温度が３００℃である脱塩
化水素槽１８に導入して、熱分解油ベーパー中の塩化水
素を塩化アルミニウムに転換した。このとき、転換され
る塩化アルミニウムは気体状態で生成するため、アルミ
ナ粒子間の空隙を反応生成物によって塞ぐことがなく、
逆に粒子表面のアルミナを消費、減耗させて粒子間の空
隙が増加する方向に反応が進行し、アルミナ粒子充填層
の圧力損失を増大させることがない。さらに、アルミナ
粒子表面に付着する熱分解油ベーパー中の固形分等が少
ないので、操業状態を安定的に維持することができる。

【００１９】そして、このように処理された熱分解油ベ
ーパーを接触分解槽１５に導入した。接触分解槽１５で
はゼオライト系触媒と熱分解油ベーパーとを所定の条件
で接触させて、ゼオライト系触媒を用いて接触分解によ
り灯油、ガソリン、軽油等の廃プラスチック油化生成物
を生成した。このとき、熱分解油ベーパー中の塩化アル
ミニウムは塩化水素に較べて、ゼオライト系触媒に対す
る活性阻害作用が少ないので、接触分解の効率を低下さ
せることなく、廃プラスチック材の油化処理を行うこと
ができる。次に、廃プラスチック油化生成物のベーパー
を熱分解油ベーパー用クーラー１６により凝縮、冷却す
ることにより、所望の液化した廃プラスチック油化生成
物と分解ガスとに分離した。

【００２０】次いで、前記のように廃プラスチック油化
処理設備１０で処理された塩化アルミニウムを含む廃プ
ラスチック油化生成物を生成油貯槽２２に貯蔵する。次
いで、前記廃プラスチック油化生成物の所定量（約１８
ｋｇ）を、油化生成物の保持部分が直径０．４ｍ、深さ
０．４ｍである洗浄槽２５に供給する。この時、洗浄槽
２５で処理する前における廃プラスチック油化生成物中
の塩化アルミニウム、塩化水素の濃度はそれぞれ数十ｐ
ｐｍから数千ｐｐｍ、数十ｐｐｍから数百ｐｐｍであっ
た。次に、前記洗浄槽２５に水を約１８ｋｇを投入し
て、洗浄槽２５内の室温の下で、モーター２３により撹
拌羽根２４を所定の回転速度で回転させながら約３０分
間保持して、前記廃プラスチック油化生成物の洗浄を行
った。この洗浄処理においては、水と廃プラスチック油
化生成物との重量比を０．５〜１．５に保持して、これ
を室温下の条件で混合することが洗浄効率を維持する上
で好ましい。そして、前記洗浄後の混合処理物を油水分
離槽２６に導き、約２０分間静置して水と油の比重差に
より上下に分離した後、上層部を生成油（廃プラスチッ
ク油化生成物）として取り出し、下層部を洗浄液として
抽出した。このとき、上層部から取り出される生成油中
の塩化アルミニウム、及び塩化水素の濃度はいずれも規
定量以下であった。なお、前記油水分離槽２６から抽出
される洗浄液の一部を洗浄液貯槽２７に回収貯蔵して、
次回の洗浄処理に際しては、この貯蔵されている洗浄液
を用いることができる。ここで、洗浄液中の塩化アルミ
ニウムの濃度が数千ｐｐｍを越える程度に濃縮されるま
では、この洗浄液を繰り返して用いることができる。

【００２１】前記のようにして得られる廃プラスチック
油化生成物は、塩化アルミニウム、及び塩化水素等の含
有率が低く抑えられるので、ガソリン、灯油、軽油等と
して用いた場合に品質上の問題を生じることがない。ま
た、塩化水素を塩化アルミニウムへ転換した後、ゼオラ
イト系触媒を用いて接触分解するので、ゼオライト系触
媒の活性が阻害されることなく生産効率を維持すること
ができる。さらに、洗浄槽２５、及び油水分離槽２６の
構造が比較的簡単であり、高価な薬品類を使用しないの
で、設備にかかる費用、ランニングコスト、及びメンテ
ナンスコストを低くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る廃プラスチック油
化生成物からの塩化アルミニウム除去方法に適用する塩
化アルミニウム除去装置の構成図である。

【図２】同廃プラスチック油化処理設備の構成図であ
る。

【図３】従来例に係る廃プラスチック油化処理設備の構
成図である。

【符号の説明】

１０廃プラスチック油化処理設備１１押出機１２原料混合槽１３熱分解槽１４加熱炉１５接触分解
槽１６熱分解油ベーパー用クーラー１７洗浄塔１８脱塩化水素槽１９ＮａＯＨ
供給ライン２１塩化アルミニウム除去装置２２生成油貯
槽２３モーター２４撹拌羽根２５洗浄槽２６油水分離
槽２７洗浄液貯槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃プラスチック材の熱分解生成物をアル
ミナ粒子が配置された脱塩化水素槽に通過させて脱塩化
水素処理をした後、これをゼオライト系触媒により接触
分解して得られる廃プラスチック油化生成物からの塩化
アルミニウム除去方法であって、前記廃プラスチック油化生成物を、水又は水酸化カルシ
ウム等のアルカリ性溶液と混合撹拌した後、次工程で廃
プラスチック油化生成物と塩化アルミニウム水溶液、あ
るいは廃プラスチック油化生成物と塩化物、アルミニウ
ム化合物を含む溶液とに分離することを特徴とする廃プ
ラスチック油化生成物からの塩化アルミニウム除去方
法。