(57)【要約】【課題】プラスチック成形品の洗浄処理を安価にかつ簡便に実現できるプラスチックの分解装置とそれを用いたプラスチックの分解処理方法をを提供する。【解決手段】プラスチックを超臨界または亜臨界の状態で溶媒にて分解する分解槽１と、分解槽１内の蒸気５０を排出する蒸気排出部２と、分解槽１内の分解液６０を排出する分解液排出部３を備えたプラスチックの分解装置において、蒸気排出部２および分解液排出部３のうち少なくともいずれか一方の排出部に分解槽１内からの蒸気５０または分解液６０でプラスチックを洗浄する洗浄装置２３，３３が設けられていることとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックを超臨界または亜臨界の状態で溶媒にて分解する分解槽と、分解槽内の蒸気を排出する蒸気排出部と、分解槽内の分解液を排出する分解液排出部を備えたプラスチックの分解装置において、
蒸気排出部および分解液排出部のうち少なくともいずれか一方の排出部に分解槽内からの蒸気または分解液でプラスチックを洗浄する洗浄装置が設けられていることを特徴とするプラスチックの分解装置。
【請求項２】
蒸気排出部および分解液排出部は各々、分解槽に接続される排出管で形成され、前記排出管の途中に洗浄装置が設けられ、前記洗浄装置は、分解槽からの蒸気または分解液の導入口、および排出口を有する、プラスチックを収納する洗浄槽を備えていることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックの分解装置。
【請求項３】
プラスチックと溶媒を分解槽に投入して超臨界または亜臨界の状態でプラスチックを分解し、プラスチック分解後は、分解槽から高温高圧の蒸気を排出して分解槽を冷却しまたは分解槽から高温高圧の分解液を排出してこれを回収するプラスチックの分解処理方法において、
分解槽から排出する高温高圧の蒸気および分解液のうち少なくともいずれか一方の媒体にプラスチックを接触させて洗浄し、洗浄したプラスチックを被分解物として前記分解槽に投入して分解することを特徴とするプラスチックの分解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックの分解装置とそれを用いたプラスチックの分解処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）に代表される強化プラスチックには一般に、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム等の無機粉体やガラス繊維等の無機充填材が含有されており、従来、このようなＦＲＰ等を材料とするプラスチック成形品の廃棄物を高温高圧で分解し、分解液から無機有価物や有機有価物を回収し、回収物を再利用することが検討されている。例えば、プラスチックを超臨界または亜臨界の状態で溶媒と接触させ、反応させることで無機有価物や有機有価物を分離回収する技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術は、難水溶性の塩基の存在下に亜臨界水または超臨界水でプラスチックをモノマーやオリゴマーに分解してこれを無機有価物や有機有価物として分離回収するものである。
【特許文献１】国際公開第２００４／０４１９１７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
被分解物としてのプラスチック成形品は廃棄物であり、その使用形態によってはプラスチック成形品の表面に各種の物質が汚れとして付着している。この状態のまま分解処理を施すと分解反応の処理効率を低下させる一因となるため、分解処理に供される前に予めプラスチック成形品を洗浄しておくことが考えられる。しかしながら、このような洗浄処理を施すためには専用の設備を要し、設備の複雑化を招き、高コストになってしまう等の問題があった。
【０００４】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、プラスチック成形品の洗浄処理を安価にかつ簡便に実現できるプラスチックの分解装置とそれを用いたプラスチックの分解処理方法をを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のことを特徴としている。
【０００６】
第１には、プラスチックを超臨界または亜臨界の状態で溶媒にて分解する分解槽と、分解槽内の蒸気を排出する蒸気排出部と、分解槽内の分解液を排出する分解液排出部を備えたプラスチックの分解装置において、蒸気排出部および分解液排出部のうち少なくともいずれか一方の排出部に分解槽内からの蒸気または分解液でプラスチックを洗浄する洗浄装置が設けられている。
【０００７】
第２には、上記第１の発明において、蒸気排出部および分解液排出部は各々、分解槽に接続される排出管で形成され、前記排出管の途中に洗浄装置が設けられ、前記洗浄装置は、分解槽からの蒸気または分解液の導入口、および排出口を有する、プラスチックを収納する洗浄槽を備えている。
【０００８】
第３には、プラスチックと溶媒を分解槽に投入して超臨界または亜臨界の状態でプラスチックを分解し、プラスチック分解後は、分解槽から高温高圧の蒸気を排出して分解槽を冷却しまたは分解槽から高温高圧の分解液を排出してこれを回収するプラスチックの分解処理方法において、分解槽から排出する高温高圧の蒸気および分解液のうち少なくともいずれか一方の媒体にプラスチックを接触させて洗浄し、洗浄したプラスチックを被分解物として前記分解槽に投入して分解する。
【発明の効果】
【０００９】
第１または第２の発明によれば、既存の設備を利用してプラスチック分解処理後の蒸気や分解液を用いて被分解物であるプラスチック成形品を安価に洗浄することができる。また、蒸気や分解液は高温高圧状態であるため、プラスチック成形品の表面に付着した汚れ等を容易にしかも確実に洗浄除去することができる。
【００１０】
第３の発明によれば、プラスチック分解処理後の高温高圧の蒸気や分解液を用いることによりプラスチック成形品の表面に付着した汚れ等を安価にかつ簡便に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明に係るプラスチックの分解装置の一実施形態を示した概要構成図であり、図２（ａ）はプラスチックの分解装置の蒸気排出部に設けられる洗浄装置の一実施形態を示した概要構成図であり、図２（ｂ）はプラスチックの分解装置の分解液排出部に設けられる洗浄装置の一実施形態を示した概要構成図である。
【００１２】
この実施形態のプラスチックの分解装置は、耐圧性を有する円筒形の分解槽１を備えており、この分解槽１内で超臨界状態または亜臨界状態の流体にてプラスチック成形品の分解を行っている。
【００１３】
分解槽１の外周にはヒーターや熱媒ジャケット等で形成される加熱手段８が設けられており、温度センサー等で形成される温度検出器９が分解槽１内に差し込んで設けられている。また、分解槽１には内部の圧力を測定する圧力ゲージなどで形成される圧力検出手段１０が設けられている。この温度検出器９および圧力検出手段１０で分解槽１の温度、圧力をそれぞれ検出しながら、加熱手段８で分解槽１内を加熱することによって、検出される温度と圧力に基づいて加熱手段８を制御して最適温度での加熱を行うようにしている。
【００１４】
分解槽１には、分解槽１内に投入されるプラスチック成形品と流体とを混合する攪拌装置１１が設けられている。攪拌装置１１は、回転軸１１１と、回転軸１１１に取り付けられた攪拌翼１１２を有しており、分解槽１の上部に設けたモータ１１３で回転軸１１１を回転駆動することにより、分解槽１内のプラスチック成形品と流体を攪拌混合する。本実施形態において用いられるプラスチック成形品は、特に制限されるものではないが、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂成形品の廃棄物である。プラスチック成形品は分解反応がし易くなるように粉粒状に粉砕されて水等の流体と共に分解槽１に投入されるが、プラスチック成形品は通常疎水性であるため、水等の流体と馴染みにくくしかも粉砕したプラスチック成形品の粉粒体は空気を噛んでいるために液面に浮き易い。このようにプラスチック成形品と流体との混合が不十分であると、プラスチック成形品の分解の効率が悪くなる。このために本実施形態では、プラスチック成形品と流体との混合を十分なものとするために、攪拌装置１２１を備えた前処理槽１２を設けている。この前処理槽１２は、原料供給配管１３を介して分解槽１に接続されている。プラスチック成形品の粉粒体と水等の流体とを前処理槽１２に投入し、攪拌装置１２１で十分に攪拌して流体中にプラスチック成形品を混合して、流体中にプラスチック成形品が馴染んだスラリ状にした後、液送ポンプ１４で原料供給配管１３を通してプラスチック成形品と流体のスラリを分解槽１に供給するようにしている。これによって、プラスチック成形品の分解が効率良くおこなわれるようにしている。
【００１５】
分解槽１の上部には、分解槽１内の分解液６０の高温高圧の蒸気５０を排出するための蒸気排出用配管２１が接続され、蒸気排出部２を形成している。蒸気排出用配管２１の途中には開度の調整が可能な減圧弁２２が設けられており、プラスチック成形品の分解が終了した後、減圧弁２２を開放することにより、高温高圧の蒸気５０が蒸気排出用配管２１を通じて分解槽１の外部に放出され、分解槽１内の圧力が減圧する。このように分解槽１内の圧力が減圧すると分解槽１内の分解液６０が気化し、その際の気化熱によって分解液６０の温度が下がり、分解液６０が冷却される（フラッシュ冷却）。蒸気排出用配管２１に放出された蒸気５０は、分解槽１とは反対側の蒸気排出用配管２１の一端に接続される、冷却水等の冷媒が循環している凝縮器４に送られて熱交換され、さらに凝縮水として回収槽５に移送されて回収されるようになっている。
【００１６】
本実施形態では、減圧弁２２の下流側の蒸気排出用配管２１に洗浄装置２３が設けられている。この洗浄装置２３は、図２（ａ）に示すように、上部に蒸気導入口２５を備え底部に蒸気排出口２６を備えた円筒形の耐圧容器からなる洗浄槽２４で構成されており、分解槽１からの高温高圧の蒸気５０が上部の蒸気導入口２５を介して洗浄槽２４内に導入され、洗浄槽２４内に導入された蒸気５０が底部の蒸気排出口２６を介して排出されるように蒸気排出用配管２１に接続されている。洗浄槽２４内には試料設置板２７が配設されており、分解処理が施されていないプラスチック成形品が前記試料設置板２７上に載置されて洗浄槽２４内に収納される。減圧弁２２を開放すると、分解槽１からの高温高圧の蒸気５０が洗浄槽２４の上方から下方に向かって洗浄槽２４内を通過する。その際、洗浄槽２４内に収納されたプラスチック成形品がこの高温高圧の蒸気５０に接触することによりプラスチック成形品の表面に付着した汚れ等が除去される。汚れ等が除去されたプラスチック成形品は、被分解物として分解槽１に投入されるか、あるいは前処理槽１２を設けている場合には前処理槽１２に投入される。高温高圧の蒸気５０と洗浄槽２４内に収納されたプラスチック成形品との接触効率を高めるために、例えば、回転軸２８１と回転軸２８１に取り付けられた攪拌翼２８２を有する攪拌装置２８を設け、洗浄槽２４に蒸気５０を通過させている期間中、前記攪拌装置２８で試料設置板２７上のプラスチック成形品を攪拌するようにしてもよい。また、プラスチック成形品を、粒径２〜２０ｍｍ程度、好ましくは最大粒子径が５ｍｍ以下の粉粒体に予め粉砕しておくことも効果的である。このようにプラスチック成形品を粉砕しておくことは、分解槽１に投入されたプラスチック成形品の粉粒体が分解槽１下部に沈降して分解反応が受け難くなることを防止したり、また加熱時にプラスチック成形品の粉粒体が分解槽１内面に固着したりすることを防止する等、流体におけるプラスチック成形品の粉粒体の攪拌混合性を高めて流体との反応効率を向上させる観点からも好ましい。なお、試料設置板２７は、蒸気５０を通過させるために、網状体のものまたは上下方向に貫通する孔を多数設けた板状体のものが用いられる。その孔の大きさはプラスチック成形品の粉粒体の粒径よりも小さいことが考慮される。
【００１７】
回収槽５で回収した凝縮水には、洗浄装置２３の洗浄処理によってプラスチック成形品から除去された汚れを含んでいるため廃棄してもよいし、別途汚れを取り除く処理を行った後、プラスチック成形品の分解処理に用いる流体として後工程で活用してもよい。
【００１８】
分解槽１の底部には、分解槽１内の高温高圧の分解液６０を排出するための分解液排出用配管３１が接続され、分解液排出部３を形成している。分解液排出用配管３１の途中には開度の調整が可能な開閉弁３２が設けられており、プラスチック成形品の分解が終了した後、開閉弁３２を開放することにより、高温高圧の分解液６０が分解液排出用配管３１を通じて分解槽１の外部に排出される。分解液排出用配管３１に排出された分解液６０は、分解槽１とは反対側の分解液排出用配管３１の一端に接続される、分解液回収槽６に移送されて回収されるようになっている。
【００１９】
本実施形態では、開閉弁３２の下流側の分解液排出用配管３１に洗浄装置３３が設けられている。この洗浄装置３３は、蒸気排出用配管２１に設けられる洗浄装置２３と同様の構成のものが考慮される。すなわち、分解液排出用配管３１に設けられる洗浄装置３３は、図２（ｂ）に示すように、上部に分解液導入口３５を備え底部に分解液排出口３６を備えた円筒形の耐圧容器からなる洗浄槽３４で構成されており、分解槽１からの高温高圧の分解液６０が上部の分解液導入口３５を介して洗浄槽３４内に導入され、洗浄槽３４内に導入された分解液６０が底部の分解液排出口３６を介して排出されるように分解液排出用配管３１に接続されている。洗浄槽３４内には試料設置板３７が配設されており、分解処理が施されていないプラスチック成形品が前記試料設置板３７上に載置されて洗浄槽３４内に収納される。分解槽１内から分解液６０を排出するに際して、分解槽１内が１００℃以上の高温状態であれば槽内圧が大気圧以上であるため、槽内の系を外部の系に開放することにより特別な排出手段を設けることなく分解槽１から分解液６０を排出させることが可能である。分解液６０は亜臨界または超臨界の状態で溶解しない無機充填材を含有するスラリ状となっており、開閉弁３２を開放すると、分解槽１からの高温高圧のスラリ状の分解液６０が洗浄槽３４の上方から下方に向かって洗浄槽３４内を通過する。その際、洗浄槽３４内に収納されたプラスチック成形品がこの高温高圧の分解液６０に接触することにより、分解液６０がもつ運動エネルギおよび熱エネルギによりプラスチック成形品の表面に付着した汚れ等が除去される。汚れ等が除去されたプラスチック成形品は、被分解物として分解槽１に投入されるか、あるいは前処理槽１２を設けている場合には前処理槽１２に投入される。
【００２０】
この洗浄装置３３に設けられる試料設置板３７とそこに載置されるプラスチック成形品は、上記した蒸気排出用配管２１における洗浄装置２３の試料設置板２７とプラスチック成形品と同様であるため説明を省略する。また高温高圧の分解液６０と洗浄槽３４内に収納されたプラスチック成形品との接触効率を高めるために、この洗浄装置３３においても攪拌装置３８を設けてもよい。攪拌装置３８は、上記した蒸気排出用配管２１における洗浄装置２３に設けられる攪拌装置２８と同様の構成のものが考慮される。
【００２１】
分解液回収槽６で回収した分解液６０には、洗浄装置３３の洗浄処理によってプラスチック成形品から除去された汚れを含んでいるため廃棄してもよいし、別途汚れを取り除く処理を行った後、後工程で活用してもよい。
【００２２】
以上の構成を備えたプラスチックの分解装置を用いて、次にようにしてプラスチック成形品の分解処理をおこなう。
【００２３】
まずプラスチック成形品と水等の流体とを前処理槽１２に投入して十分に攪拌し、分解槽１に供給する。このようにプラスチック成形品と流体とを分解槽１に供給した後、分解槽１を密閉状態にし、プラスチック成形品と流体を攪拌装置１１で攪拌しながら加熱手段８で加熱する。
【００２４】
そして、温度検出器９で分解槽１内の温度を、圧力検出手段１０で分解槽１内の圧力を、それぞれ検出しながら加熱手段８による加熱をおこない、検出された温度と圧力に応じて加熱を制御することによって、分解槽１内の流体が超臨界状態または亜臨界状態になる温度・圧力を維持し、この超臨界状態または亜臨界状態の流体を反応触媒としてプラスチック成形品を分解する。例えばプラスチック成形品として不飽和ポリエステル樹脂成形品を用い、流体として水を用いる場合、プラスチック成形品濃度１０〜５０ｗｔ％、分解温度１８０〜２６０℃、圧力１．０〜４．０ＭＰａに調整し、水を超臨界状態または亜臨界状態に維持して３０分〜４時間反応させる。これによって不飽和ポリエステル樹脂をエステル交換反応させ、スチレンマレイン酸共重合体や多価アルコール等のモノマーに加水分解することができる。
【００２５】
所定の分解時間経過後、蒸気排出用配管２１の減圧弁２２を微開とし、分解槽１内の分解液６０の蒸気５０を蒸気排出用配管２１を通じて放出させ、分解槽１内の圧力を減圧していく。このように分解槽１内の圧力が減圧すると、上述したように、分解槽１内の分解液６０が気化し、その際の気化熱によって分解液６０の温度が下がり、分解液６０が冷却される。分解槽１内の液温が低下するにつれて、減圧弁２２の弁開度を大きくし、冷却効率の向上を図る。減圧弁２２の開放により分解槽１から放出された蒸気５０は洗浄槽２４内を通過するが、その際に洗浄槽２４内に収納されたプラスチック成形品を攪拌装置２８で攪拌しつつ蒸気５０と接触させ、プラスチック成形品の表面に付着した汚れ等を除去する。汚れ等を除去したプラスチック成形品は、被分解物として分解槽１に投入して上述した分解処理を施すようにする。前処理槽１２を設けている場合には前処理槽１２に投入して十分に攪拌した後、分解槽１に移送して上述した分解処理を施すようにする。洗浄槽２４内を通過した蒸気５０は、凝縮器４により冷却されて回収槽５に移送され、凝縮水として回収される。
【００２６】
このようにして分解槽１内の分解液６０を冷却し、分解槽１の圧力が常圧またはその付近になった時点で分解液排出用配管３１の開閉弁３２を開放して分解槽１から分解液６０を排出する。開閉弁３２の開放により分解槽１から排出した分解液６０は洗浄槽３４内を通過する。その際に洗浄槽３４内に収納されたプラスチック成形品を攪拌装置３８で攪拌しつつ分解液６０と接触させ、プラスチック成形品の表面に付着した汚れ等を除去する。汚れ等を除去したプラスチック成形品は、被分解物として分解槽１に投入して上述した分解処理を施すようにする。前処理槽１２を設けている場合には前処理槽１２に投入して十分に攪拌した後、分解槽１に移送して上述した分解処理を施すようにする。洗浄槽３４内を通過した分解液６０は、分解液回収槽６に移送されて回収される。
【００２７】
図３は、本発明に係るプラスチックの分解装置における洗浄装置の別の一実施形態を示した概要構成図である。なお、図２に示した部分と同一の部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００２８】
図３（ａ）は蒸気排出用配管２１に設けられる洗浄装置２３であり、底部に蒸気導入口２５を備え上部に蒸気排出口２６を備えた洗浄槽２４で構成される。このような構成の洗浄装置２３においては、分解槽（図３（ａ）では図示なし）からの高温高圧の蒸気５０は蒸気排出用配管２１を通じて底部の蒸気導入口２５を介して洗浄槽２４内に導入され、洗浄槽２４内に導入された蒸気５０は上部の蒸気排出口２６を介して蒸気排出用配管２１を通じて排出される。洗浄槽２４内には試料設置板２７とその上方に試料流出防止板２９が配設されており、試料設置板２７と試料流出防止板２９とによって区画される空間に分解処理が施されていないプラスチック成形品が収納される。減圧弁（図３（ａ）では図示なし）を開放すると、分解槽からの高温高圧の蒸気５０が洗浄槽２４の下方から上方に向かって洗浄槽２４内を通過して収納されたプラスチック成形品と接触するが、その際、洗浄槽２４内に配設された試料流出防止板２９の存在により、蒸気排出口２６からのプラスチック成形品の流出が防止される。この試料流出防止板２９は、試料設置板２７と同様の構成のものが用いられる。
【００２９】
本実施形態では分解槽からの蒸気５０が洗浄槽２４内を下方から上方に向かって流れるが、この流れに接触する洗浄槽２４内のプラスチック成形品はその蒸気５０の流れに伴い上昇する一方でプラスチック成形品の重力により下降する力も働くため、洗浄槽２４内ではプラスチック成形品が効果的に攪拌される。これによって、プラスチック成形品と蒸気５０との接触効率が高まり、プラスチック成形品の表面の汚れ等が効果的に除去される。プラスチック成形品と蒸気５０との接触効率をさらに高めるために、攪拌装置２８を設けてもよい。
【００３０】
図３（ｂ）は分解液排出用配管３１に設けられる洗浄装置３３であり、底部に分解液導入口３５を備え上部に分解液排出口３６を備えた洗浄槽３４で構成される。洗浄槽３４内には試料設置板３７とその上方に、上述した試料流出防止板２９と同様の構成の試料流出防止板３９が配設されており、試料設置板３７と試料流出防止板３９とによって区画される空間に分解処理が施されていないプラスチック成形品が収納される。このような構成の洗浄装置３３においては、分解槽（図３（ｂ）では図示なし）からの分解液６０が洗浄槽３４内を下方から上方に向かって流れるため、上述した図３（ａ）の洗浄装置２３と同様、洗浄槽３４内ではプラスチック成形品が効果的に攪拌され、プラスチック成形品の表面の汚れ等が効果的に除去される。本実施形態においても、プラスチック成形品と分解液６０との接触効率をさらに高めるために、攪拌装置３８を設けてもよい。
【００３１】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では蒸気排出用配管と分解液排出用配管のそれぞれに洗浄装置を設けているが、蒸気排出用配管のみに洗浄装置を設けてもよいし、あるいは分解液排出用配管のみに洗浄装置を設けてもよい。また洗浄装置では洗浄槽の上部もしくは底部に導入口を設けて洗浄槽内に上方もしくは下方から蒸気や分解液を導入しているが、洗浄槽内に収納されたプラスチック成形品に蒸気や分解液を接触させることが可能であれば特に導入口の設置位置は限定されず、例えば、洗浄槽の側面に設けるようにしてもよい。さらに洗浄槽において攪拌装置のかわりにスライド式のプッシャを設置してプラスチック成形品を攪拌するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るプラスチックの分解装置の一実施形態を示した概要構成図である。
【図２】（ａ）はプラスチックの分解装置の蒸気排出部に設けられる洗浄装置の一実施形態を示した概要構成図であり、（ｂ）はプラスチックの分解装置の分解液排出部に設けられる洗浄装置の一実施形態を示した概要構成図である。
【図３】（ａ）はプラスチックの分解装置の蒸気排出部に設けられる洗浄装置の別の一実施形態を示した概要構成図であり、（ｂ）はプラスチックの分解装置の分解液排出部に設けられる洗浄装置の別の一実施形態を示した概要構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  分解槽
２  蒸気排出部
２１  蒸気排出用配管
２２  減圧弁
２３  洗浄装置
２４  洗浄槽
３  分解液排出部
３１  分解液排出用配管
３２  開閉弁
３３  洗浄装置
３４  洗浄槽
５０  蒸気
６０  分解液
【図１】
2010126548.tif 000003
【図２】
2010126548.tif 000004
【図３】
2010126548.tif 000005