(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑剤を含む塩化ビニルからなる廃プラスチックを加熱分解する加熱分解機と、
加熱分解機に接続され、加熱分解機から生成するガス中より酸無水物およびアルコール成分を凝縮分離する手段と、
酸無水物およびアルコール成分を凝縮分離する手段の後段に接続され、加熱分解機から生成するとともに酸無水物およびアルコール成分が分離されたガス中より塩酸を回収する手段と、
前記酸無水物および前記アルコール成分と、前記塩酸とを混合して可塑剤を再生する手段と、
を備えたことを特徴とする可塑剤のリサイクル装置。
【請求項２】
酸無水物およびアルコール成分を凝縮分離する手段は、ガス温度が１３０〜１８０℃となるように温度制御されていることを特徴とする請求項１記載の可塑剤のリサイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可塑剤および塩化ビニルを含む廃プラスチックを熱分解して燃料油および／または塩酸として回収することができる装置に係り、さらに詳しくは、軟質塩化ビニルを連続的に処理して燃料油および／または塩酸と可塑剤を回収する可塑剤のリサイクル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塩化ビニルを含む廃プラスチックを乾留熱分解して燃料油および／または塩酸として再資源化する技術は、再生品の価値が比較的高いことなどから注目されている。しかしながら、可塑剤を多量に含む軟質塩化ビニルを熱分解すると、常温で固体の酸無水物が生成するので生成油の取扱いが厄介であるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように可塑剤を含む塩化ビニルを熱分解した場合、生成油の取扱いに問題が生じる。
【０００４】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、可塑剤の熱分解により生成する酸無水物およびアルコールと、塩化ビニルの熱分解により生成する塩酸を有効利用する方法により、常温で液体の可塑剤を再生し、かつ生成油の取扱いを容易にすることができるリサイクル率の高い可塑剤のリサイクル装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可塑剤を含む塩化ビニルからなる廃プラスチックを加熱分解する加熱分解機と、加熱分解機に接続され、加熱分解機から生成するガス中より酸無水物およびアルコール成分を凝縮分離する手段と、酸無水物およびアルコール成分を凝縮分離する手段の後段に接続され、加熱分解機から生成するとともに酸無水物およびアルコール成分が分離されたガス中より塩酸を回収する手段と、前記酸無水物および前記アルコール成分と、前記塩酸とを混合して可塑剤を再生する手段と、を備えたことを特徴とする可塑剤のリサイクル装置である。
【０００６】
本発明によれば、可塑剤を含む塩化ビニルを加熱分解する加熱分解機からガスが生成し、この生成ガス中より酸無水物およびアルコール成分と、塩酸とを各々回収する。次に酸無水物およびアルコール成分と塩酸とを混合することにより、可塑剤を再生することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
図１は本発明による可塑剤のリサイクル装置の実施の形態を示す図である。
【０００９】
図１において可塑剤のリサイクル装置は、ホッパー１を有するとともに廃プラスチックを加熱分解するスクリュー型押出機２と、スクリュー型押出機２に順次接続された第１凝縮器３および第２凝縮器６とを備えている。
【００１０】
またスクリュー型押出機２には、溶融槽１３と、残渣回収器１７が連結された分解槽１４と、油回収器１６が連結された第３凝縮器１５とが順次接続されている。さらに第３凝縮器１５には、スクラバー１０および脱臭炉１１が順次接続されている。
【００１１】
一方、第１凝縮器３には、塩酸混合器４およびフタル酸回収器５が順次接続され、また第２凝縮器６にはオレフィン回収器７が接続されている。さらに第２凝縮器６には、吸収塔８が接続され、吸収塔８はスクラバー１０に接続されるとともに、吸収塔８には塩酸回収器９が接続されている。
【００１２】
また塩酸回収器９は、循環ポンプ１２を有する循環ライン１２ａによって塩酸混合器４に接続されている。
【００１３】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。図１に示すように、可塑剤として例えばＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）を４０ｗｔ％含む１００重量部の軟質塩化ビニル樹脂と、１００重量部のポリプロピレンとからなる混合廃プラスチックがホッパー１より連続的にスクリュー型押出機２内に投入され、スクリュー型押出機２において、３５０℃で加熱・溶融される。スクリュー型押出機２において発生したガスは、第１凝縮器３で１３０℃〜１８０℃まで冷却され、また第１凝縮器３で液化または固化して分離された酸無水分およびアルコール成分は、塩酸混合器４を通してフタル酸回収器５に回収される。第１凝縮器３で分離されなかったガスのうち、オレフィン成分は第２凝縮器６で分離されてオレフィン回収器に回収される。さらに第２凝縮器６で分離されなかったガスは吸収塔８で水に吸収され、塩酸となって塩酸回収器９に回収される。
【００１４】
吸収塔８で吸収されなかったガスはスクラバー１０および脱臭炉１１を経て大気放出される。また塩酸回収器９に回収された塩酸の一部は、循環ポンプ１２により塩酸混合器４を通って塩酸回収器９に戻る。この間、塩酸混合器４において、酸無水分とアルコール成分とが反応して可塑剤が再生される。
【００１５】
一方、スクリュー型押出機２で溶融したプラスチックは、溶融槽１３を通って分解槽１４に送られ、ここで４００〜４５０℃に加熱される。分解槽１４で発生した油蒸気は第３凝縮器１５で室温まで冷却され、液化した成分は油分として油回収器１６に回収される。また凝縮器１５で液化しなかったガスはスクラバー１０および脱臭炉１１を通って大気放出される。また、分解槽１４で生成した炭素質の残渣は、残渣回収器１７に回収される。
【００１６】
次に各装置における化学反応について詳述する。まずスクリュー型押出機２において酸素を供給せずに、軟質塩化ビニル樹脂を加熱していくと、２００〜３５０℃で塩化ビニル樹脂の脱塩素分解が起こる。この分解では塩化ビニル樹脂の側鎖の脱離が優先的に起こり、塩化水素ガスが発生する。
【００１７】
（Ｃ2 Ｈ3 ＣＬ）n →（Ｃ2 Ｈ2 ）n ＋ｎＨＣＬ↑  ：脱塩素分解反応
脱塩素分解反応と同時に可塑剤も分解あるいは蒸発する。塩化ビニル樹脂によく用いられる可塑剤はフタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）など、いずれも２価のカルボン酸エステルであり、常温では液体である。例えば、最も多く用いられるフタル酸ジオクチル（正確にはフタル酸ビス［２−エチルヘキシル］）は熱分解により酸無水物として無水フタル酸を、アルコール成分として２−エチルヘキサノールを、それ以外の成分として２−エチル−１−ヘキセン等のオレフィン成分を生成する。熱分解せず、蒸発する割合も無視できない程度存在する。
【００１８】
0003657724.tif 000002
注）括弧内は常温での性状
フタル酸ジオクチル以外の可塑剤、例えばフタル酸ジヘプチル（ＤＨＰ）でも分解の基本的な挙動は同じであり、酸無水物として無水フタル酸を、アルコール成分としてヘプタールを、それ以外の成分としてヘプテン等を生成し、また蒸発も起こる。
【００１９】
これらの可塑剤の蒸発／熱分解生成物は常温で液体まはた固体であり、第１凝縮器３により気体の塩化水素ガスと分離して回収できる。また塩化水素ガスは吸収塔８において水に吸収して塩酸として回収される。
【００２０】
可塑剤であるフタル酸ジオクチルをスクリュー型押出機２で分解して得られる液体および固体のうち、固体中の主成分は無水フタル酸であり、一方、液体中にも僅かに無水フタル酸が検出されたものの、主成分は２−エチルヘキサノール（約４０％）、２−エチル−１−ヘキセン（約２０％）、フタル酸ジオクチル（２０−２５％）の３種類である。
【００２１】
そこで第１凝縮器３により分離した固形分に対して塩酸混合器４において２−エチルヘキサノールおよび少量の濃塩酸を加えるとエステル化反応により可塑剤であるフタル酸ジオクチルが再生される。
【００２２】
0003657724.tif 000003
注）塩酸は触媒作用
ところで上記のエステル化反応は平衡反応であり、温度や塩酸濃度、油中の成分組成等に依存する。特に２−エチル−１−ヘキセン等の成分は反応阻害成分となる。すなわち、上記の固形分に加える液状油が２−エチル−１−ヘキサノールでなく混合油（２−エチル−１−ヘキセン、２−エチルヘキサノール、ＤＯＰ）である場合には、塩酸の触媒作用により２−エチル−１−ヘキセンの異性化反応が主として起こり、エステル化反応は阻害される。従って、蒸留等の手段により２−エチル−１−ヘキセン等のオレフィン成分を予め除去しておくことは非常に有効である。
【００２３】
本発明によれば、可塑剤の分解蒸気を１３０〜１８０℃に温度制御された第１凝縮器３に通してその一部（未分解可塑剤、酸無水物、アルコール）を凝縮回収し、次いで分解蒸気を第２凝縮器６において室温まで冷却して残りの油分（オレフィン）を凝縮回収し、凝縮しない塩化水素ガスを吸収塔８において水に吸収させて回収することにより、２−エチル−１−ヘキセン等のオレフィンの異性化反応を防止することができる。
【００２４】
なお、上記の各反応式からわかる通り、１モルの可塑剤の熱分解で得られる酸無水物およびアルコールは共に１モルずつであり、一方、１モルの可塑剤のエステル化には酸無水物１モルとアルコール２モルが必要であることから、アルコールの不足（換言すれば酸無水物の余剰）という問題が生じる。この場合、余剰の酸無水物（沈澱）を含む油分に水を加えて酸無水物を沈澱分離させて回収する方法もあるが、固形物の取扱いをできるだけ無くしたい場合には、スクリュー型押出機２において可塑剤を熱分解させる時点で水酸化ナトリウムを加えるという方法をとることが好ましい。この場合、可塑剤（ＤＯＰ）は鹸化反応によりフタル酸２ナトリウムと２−エチルヘキサノールに分解される。
【００２５】
Ｃ6 Ｈ4 ［ＣＯＯ−ＣＨ2 −ＣＨ（Ｃ2 Ｈ5 ）−Ｃ4 Ｈ9 ］2 ＋２ＮａＯＨ  →２ＣＨ2 ＯＨ−ＣＨ（Ｃ2 Ｈ5 ）−Ｃ4 Ｈ9 ↑＋Ｃ6 Ｈ4 （ＣＯＯＮａ）2 
水酸化ナトリウム等のアルカリを加えて行う分解を全体の１／３、アルカリを加えない通常の熱分解を全体の２／３で行えば、理論上は可塑剤の２／３が再生できる。残りの１／３はオレフィン成分およびアルカリ鹸化物である。
【００２６】
【実施例】
実施例１
次に本発明の具体的実施例について説明する。まず図１に示す可塑剤のリサイクル装置において、第１凝縮器３により発生ガスを室温まで冷却して分離するとともに、第２凝縮器６による分離を行なわない場合の結果を以下に示す。
【００２７】
この結果、フタル酸回収器５には４０重量部の油状物が回収された。油状物の組成はＤＯＰ：３０％、オレフィン成分：２０％、アルデヒド成分：２０％、アルコール成分：１０％、無水フタル酸：４％、有機塩素化合物：４％であった。塩酸回収器９には、１００重量部の塩酸が回収された。塩酸の濃度は約３５％であった。また油回収器１６には８０重量部の油が回収された。この油はプロピレン３量体（２，４−ジメチル−１−ヘプテン）等を主成分とするオレフィン系炭化水素油であった。残渣回収器１７には２５重量部の炭素質の残渣が回収された。
フタル酸回収器５に回収された油状物からＤＯＰを減圧蒸留などにより抽出すれば、可塑剤の一部リサイクルが可能となった。
実施例２
第１凝縮器３では室温まで冷却せず１５０℃に温度制御し、ここで液化しなかった蒸気を第２凝縮器６を用いて室温まで冷却して液化成分をオレフィン回収器７に回収した。それ以外は実施例１と略同様とした。
【００２８】
この結果、フタル酸回収器５には３０重量部の油状物が回収された。その組成はＤＯＰ：６０％、アルデヒド成分：２０％、アルコール成分：１０％、無水フタル酸：５％であった。オレフィン回収器７には１０重量部の油が回収された。その組成はオレフィン成分：９０％、有機塩素化合物：１０％であった。また塩酸回収器９、油回収器１６および残渣回収器１７に回収された量および内容は実施例１と略同様であった。
【００２９】
フタル酸回収器５に回収された油状物からＤＯＰを減圧蒸留などにより抽出することにより、可塑剤の一部リサイクルが可能となり、リサイクル率は実施例１の場合よりも高くなる。さらに抽出後の油状物はハロゲンを含まないため燃料油として利用可能であり、油回収器１６で回収した油と混合して使うこともできる。
比較例１
塩酸混合器４には塩酸を加えないで、他は実施例１と同様にして実験した比較例を示す。
【００３０】
この結果、フタル酸回収器５には４０重量部の油状物および固形物が回収された。この場合、油状物と固形物の比率は約４：１であった。油状物の組成はＤＯＰ：２２％、アルコール成分：２０％、アルデヒド成分：２０％、オレフィン成分：１８％、無水フタル酸：４％、有機塩素化合物：４％であり、固形物の組成は無水フタル酸：８０％であった。塩酸回収器９、油回収器１６および残渣回収器１７に回収された量および内容は実施例１と略同様であった。
【００３１】
フタル酸回収器５に固形物が回収されるようになったが、この固形物はフタル酸回収器５の内壁および攪拌羽根等に付着するため回収作業が困難となった。
【００３２】
以上のことから、実施例１，２によれば、フタル酸回収器５により、可塑剤であるＤＯＰを確実に再生することができる。また、フタル酸回収器５において、無水フタル酸からなる固形物の付着がなくなるので、回収作業を容易に行なうことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、酸無水物、アルコール成分、および塩酸とを混合することにより、可塑剤を再生することができる。また酸無水物による固形物を減少させて、回収器等への固形物の付着を防止することにより、回収作業を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による可塑剤のリサイクル装置の一実施の形態を示す概略図。
【符号の説明】
２  スクリュー型押出機
３  第１凝縮器
４  塩酸混合器
５  フタル酸回収器
６  第２凝縮器
７  オレフィン回収器
８  吸収塔
９  塩酸回収器
１０  スクラバー
１１  脱臭炉
１２  循環ポンプ
１３  溶融槽
１４  分解槽
１５  第３凝縮器
１６  油回収器
１７  残渣回収器
【図１】
0003657724.tif 000004