JPS5936624B2

JPS5936624B2 - ポリオレフィン系プラスチック廃棄物とベンゼンからのアルキルベンゼン回収法

Info

Publication number: JPS5936624B2
Application number: JP57055531A
Authority: JP
Inventors: 真山本
Original assignee: TOKYOTO
Current assignee: TOKYOTO
Priority date: 1982-04-05
Filing date: 1982-04-05
Publication date: 1984-09-05
Also published as: JPS58172322A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ポリオレフィン系プラスチック廃棄物から、
石油化学原料として価値のある、アルキルベンゼンを効
率よく回収する方法に関するものである。

１９７３年の石油ショック以降、資源の有限性が改めて
認識され、プラスチック廃棄物を資源として見直す風潮
が高まつた。

そこで、有効利用を考えての処理技術の開発が、官民一
体となつて行われ、１再生処理（再成形）、２焼却処理
（工不ルギー回収）、３熱分解処理（物質回収）などが
検討された。しかし、いずれの方法にも難点があり、再
生処理方法の一部が実用化されただけで、現実には、社
会的規模からはほとんど未解決な状態にある。たとえば
、熱分解処理法として公知になつている技術に、塩化ビ
ニル系重合体廃棄物から有用な成分を回収する方法（特
公昭５１−１２６９）がある。この技術は高価な水素を
大量に必要とすることや、塩化ビニル系重合体から発生
する塩化水素ガスにより装置の腐食が著しく、実用規模
での利用には困難がともなう。その後、１９７８年のい
わゆる第２次石油ショックを経た今日では、省エネルギ
ー、省資源という要請も加わつて、プラスチック製品の
リサイクル化が提案されている。本発明は、ポリエチレ
ンおよびポリプロピレンのようなポリオレフィン系プラ
スチック廃棄物とベンゼンを、シリカ・アルミナやゼオ
ライトのような固体酸触媒存在下で加熱して、分解反応
とアルキル化反応を同一容器内で、同時に生起させ、効
率よく、アルキルベンゼンを製造することを目的とする
ものである。

ポリオレフィン系プラスチック廃棄物は、全プラスチッ
ク廃棄物の約４０％を占めているといわれる。

しかし、それらの有効利用を考慮しての処理法の研究は
、いずれも熱分解による、ガス化、液化が主体であり、
燃料としての用途を目ざしてはいるが、資源のリサイク
ル化が実現されていない。本発明において、反応装置は
、反応の効率、および安全性の面から、金属性のオート
クレーブを用いるのが好ましい。

また、ポリオレフィンの無用の酸化を避け、アルキルベ
ンゼンの収率を向上させるために、酸素の存在しない条
件で反応を行うのが望ましい。本明細書において、ポリ
オレフィン系プラスチックとは、エチレンおよび同族列
オレフィンの単独重合物、およびそれらの共重合物を包
含するものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リブテン、エチレン・プロピレン共重合体がある。

本発明におけるポリオレフイン系プラスチツク廃棄物に
は、一般家庭、工場、あるいは特定の業種から廃棄され
る、ポリオレフイン系プラスチツクの成形物、あるいは
、その廃品も使用される。本発明は、ベンゼンの存在下
で行われ、ベンゼンの、ポリオレフイン系プラスチツク
のモノマー単位に対する割合は、モル比で１．０以上が
好ましく、特に３．０以上が有利である。本発明におい
て使用する触媒は、酸化物系の固体酸触媒であり、たと
えば、シリカ・アルミナ、シリカ・マグネシア、ゼオラ
イトが好ましく使用し得る。

また触媒量は、ポリオレフイン系プラスチツクの重量に
対し、１０〜１００ｗｔ％で使用するが、特に２０〜５
０ｗｔ％が好ましい。本発明の具体的方法は、オートク
レーブ内に適度に粉砕した、ポリオレフイン系プラスチ
ツク廃棄物とベンゼンを入れ、これに固体酸触媒を添加
し、オートクレーブ内の空気を窒素で置換したのち、加
熱反応させる。本発明における反応温度は、一般に、３
００〜５００℃で行えるが、特に４００〜４６０℃が好
都合に採用し得る。

本発明において、反応時間は、１〜１０時間で行われる
が、３〜８時間で行うのが好ましい。

本発明における生成物は、ガス、緑褐色の液体、および
黒色の固体の三者であり、生成物の定性、定量分析には
、ガス・マス（島津製作所ＬＫＢ一９０００）、ガスク
ロマトグラフ（柳本製作所、Ｇ−８０）、分取高速液体
クロマトグラフ（日本分析工業、ＬＣ−０８）、赤外線
吸収スペクトル島津製作所、ＩＲ−４２０）、紫外線吸
収スペクトル（島津製作所、ＵＶ−２０２）、を適宜使
用した。本発明における生成ガスは、メタン、エタンプ
ロパン、イソブタン、イソペンタン等の脂肪族飽和炭化
水素、および少量のエチレン、プロピレンなどの不飽和
炭化水素等の混合物である。

また生成液は、トルエン、エチルベンゼン、イソプロピ
ルベンゼン、ｎ−プロピルベンゼン、４種類の異性体を
有するブチルベンゼン等のアルキルベンゼンと、少量の
ナフタリン、α−メチルナフタリン、β−メチルナフタ
リン等の多環芳香族炭化水素が存在している。

これらのアルキルベンゼンは、化学工業原料として、極
めて重要な物質であり、蒸留を経て、純品として回収す
ることができる。同時に未反応のベンゼンも回収され、
再使用することができる。さらに固体残渣（残渣カーボ
ン）とともに、オートクレーブ中から回収された触媒は
、空気気流中、４５０〜５００℃で焼成され、再活性化
ののち再使用できる。

本発明において、ポリオレフイン系プラスチツクに対し
て、ベンゼンおよび固体酸触媒の両者が存在しないと、
アルキルベンゼンは全く生成してこない。

また無触媒で、ポリオレフイン系プラスチックをベンゼ
ン中で熱分解すると、ベンゼン非存在下におけるよりも
、分解反応が良好に進行する。これらのことから、本発
明の反応機構は、ポリオレフイン系プラスチツクがベン
ゼン中で、その溶媒効果も加わり、固体酸触媒により、
極めて効率的に分解され、低分子の不飽和炭化水素が生
成する。さらに固体酸触媒の作用により、低分子の不飽
和炭化水素のベンゼンへのアルキル化反応が生起し、ア
ルキルベンゼンが生成するものと考察される。本発明に
おける生成ガス、およびアルキルベンゼン以外の生成油
は、燃料として使用すると好適であり、ポリオレフイン
系プラスチツク廃棄物を、省資源、省エネルギーの面か
ら、ほぼ完全に有効利用できる利点がある。

以下に実施例をあげて本発明を説明する。

実施例１内容積１００ｍ１のステンレス製オートクレーブに、２
Ｖのポリエチレン（重合度２３００）、ベンゼン２８ｙ
）および５００℃で２時間空気気流中で活性化したシリ
カ・アルミナ触媒（アルミナザネ８ｗｔ％）１．５Ｖを
入れ、窒素ガスを、４０ｍ１／Ｗｕ！ｔで２’時藺流通
して、内部の空気をパージする。

加熱開始後、約１時間で４３０℃に達し、ゲージ圧は７
０ｋｇ／一を示す。その時を反応開始と＼＼し、５時間
反応させたのち、室温まで放冷する。

生成ガスを水上置換でガス溜めに採取したのち、反応容
器の内容物を、−５℃に設定した冷蔵庫内ですみやかに
口過をして、液体生成物と触媒および固体残渣とに分離
する。未反応のベンゼンを除いたのちの液体生成物の収
量は、３．２Ｖで、ポリオレフイン系プラスチツクに対
する液収率は、１６０ｗｔ％である。その中に存在する
アルキルベンゼンは、イソプロピルベンゼン（２０％）
、Ｓｅｃ−およびＩｓＯ−ブチルベンゼン（１３％）、
エチルベンゼン（１２％）、トルエン（１０％）、ｎ−
プロピルベンゼン（５％）となつており、価値あるアル
キルベンゼン類が、生成液中の６０ｗｔ％を占めている
。また生成ガスは、ポリオレフインプラスチツクの重量
に対し、６．２ｗｔ％回収され、イソブタン（５９％）
、イソペンタン（１６％）、ｎ−ブタン（４％）、メタ
ン（３．６％）、エタン（３％）とパラフインが９０％
を占めるガスである。さらに固体残渣のカーボンは１２
ｗｔ％得られる。実施例２触媒として、プロトンタイプＹ型ゼオライト（プロトン
交換度５５％）を使用して、前記実施例１と同様に反応
を行つた結果、ポリオレフイン系プラスチツクに対して
、８３ｗｔ％の液体生成物が得られ、その組成は、トル
エン（２７％）エチルベンゼン（２１％）、イソプロピ
ルベンゼン（９％）、ｎ−プロピルベンゼン（６．５％
）、Ｓｅｃ−およびＩｓＯ−ブチルベンゼン（４％）、
ｎ一ブチルベンゼン（１％）となつている。

また生成ガスは３．６ｗｔ％、残留カーボンは４６ｗｔ
％それぞれ得られる。実施例３ポリオレフイン系プラスチツク廃棄物として、ポリエチ
レンフイルムを、カーボンアーク式紫外線ウエザーメー
タ一（スガ試験機、ＷＥＬ−２）に９００時間かけて、
人口的に促進劣化させた原料を使用して、前記実施例１
と同様に反応を行つた結果、ポリオレフイン系プラスチ
ツクに対し、１１０Ｗｔ％の液体生成物が得られる。

その組成は、トルエン（１２．３％）、イソプロピルベ
ンゼン（９．４％）、エチルベンゼン（７．３％）、Ｓ
ｅｃ一およびＩｓＯ−ブチルベンゼン（６．２％）、ｎ
プロピルベンゼン（３％）ｎ−ブチルベンゼン（１％）
となつている。さらに残留カーボンが２１％得られる。
また、アルキルベンゼン類を除去した生成油の発熱量は
、８８００ｃａ１／７である。以上のように、本発明に
よれば、ポリオレフイン系プラスチツク廃棄物とベンゼ
ンを、固体酸触媒の存在下で反応させると、高収率で石
油化学原料として有用なアルキルベンゼンを得ることが
できる。

Claims

【特許請求の範囲】

１ポリエチレン廃棄物または（および）ポリプロピレ
ン廃棄物とベンゼンを固体酸触媒の存在下において加熱
し、分解反応とアルキル化反応を同一容器内で、同時に
生起させることを特徴とする、ポリオレフィン系プラス
チック廃棄物からのアルキルベンゼン回収法。