(57)【要約】【課題】  ポリスチレン分解生成油を第１蒸留塔と第２蒸留塔で蒸留してスチレンを回収する際のスチレン純度およびスチレン回収率を向上する。【解決手段】  ポリスチレン分解生成油を第１蒸留塔１で低沸点成分とスチレンを含む高沸点成分に分離し、その高沸点成分を第２蒸留塔２で低沸点成分であるスチレンと高沸点成分である重質油成分に分離する場合において、第１蒸留塔１の塔頂圧力を予め設定された圧力範囲に維持するとともに、第１蒸留塔１の塔頂温度を予め設定された範囲に維持できるように、塔頂から流出する低沸点成分の抜出量を調整し、それによって第１蒸留塔１から流出する低沸点成分の濃度を所定範囲に維持する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリスチレン分解生成油を第１蒸留塔１で低沸点成分とスチレンを含む高沸点成分に分離し、その高沸点成分を第２蒸留塔２でさらに低沸点成分であるスチレンと高沸点成分である重質油成分に分離する蒸留方法において、
第１蒸留塔１の塔頂圧力を予め設定された圧力範囲に維持するとともに、第１蒸留塔１の塔頂温度を予め設定された温度範囲に維持するように塔頂から流出する低沸点成分の抜出量を調整することにより、第１蒸留塔１から流出する低沸点成分の濃度を所定範囲に維持することを特徴とするポリスチレン分解生成油の蒸留方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第１蒸留塔１の塔頂圧力を減圧領域で運転することを特徴とするポリスチレン分解生成油の蒸留方法。
【請求項３】
ポリスチレン分解生成油を第１蒸留塔１で低沸点成分とスチレンを含む高沸点成分に分離し、その高沸点成分を第２蒸留塔２でさらに低沸点成分であるスチレンと高沸点成分である重質油成分に分離する蒸留装置において、
前記第１蒸留塔１の塔頂と連通する凝縮器６と、凝縮器６で分離された低沸点成分のガスを流出する配管ｈに設けた第１調整弁１５と、前記凝縮器６と第１蒸留塔１の上部を接続する凝縮液の配管ｆに設けた第２調整弁１６と、前記凝縮器６からの凝縮液を抜き出す配管ｇに設けた第３調整弁１７と、前記第１蒸留塔１の塔頂圧力を検出する圧力検出部１８と、前記第１蒸留塔１の塔頂温度を検出する温度検出部１９と、制御装置２０を備え、  前記制御装置２０は、前記圧力検出部１８の検出圧力が予め設定された圧力範囲になるように前記第１調整弁１５を制御し、前記温度検出部１９の検出温度が予め設定された温度範囲になるように前記第３調整弁１７、または第２調整弁１６と第３調整弁１７を制御することにより、第１蒸留塔１から流出する低沸点成分の濃度を所定範囲に維持するように構成したことを特徴とするポリスチレン分解生成油の蒸留装置。
【請求項４】
請求項３において、前記凝縮器６で分離された低沸点成分のガスを排出する配管ｈを減圧装置８に連通したことを特徴とするポリスチレン分解生成油の蒸留装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリスチレン分解生成油を第１蒸留塔で低沸点成分とスチレンを含む高沸点成分に分離し、その高沸点成分を第２蒸留塔でさらに低沸点成分であるスチレンと高沸点成分である重質油成分に分離する蒸留方法および蒸留装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や家庭からは多量のプラスチック類が排出されるが、この廃プラスチックを資源としてリサイクルする好適な方法として熱分解方法がある。この熱分解方法は廃プラスチックを酸素不存在下に加熱して熱分解し、生成する熱分解ガスを凝縮器で凝縮することにより油成分を回収する方法である。回収した油成分はそのまま燃料として利用されるか、または更にその油成分を蒸留装置に供給して精製し、プラスチック原料となるモノマーとして回収される。
【０００３】
熱分解を行う熱分解器には槽型と管型があるが、管型の熱分解器は周囲に加熱部を配置した細長い反応管の内部に溶融プラスチックを通過させながら熱分解を行うものであり、連続運転に適している。プラスチックとしてポリスチレンを熱分解する場合、管型の熱分解器から流出するポリスチレン分解生成ガスを凝縮器で凝縮することによりスチレンを含む高沸点成分、すなわちポリスチレン分解生成油を生成し、そのポリスチレン分解生成油を蒸留装置で蒸留してスチレン（スチレンモノマー）を回収する熱分解システムが例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１９９８７５号公報  特許文献１に記載されている蒸留装置は第１蒸留塔と第２蒸留塔で構成されており、凝縮器から流出するポリスチレン分解生成油を第１蒸留塔で蒸留し、その塔頂からベンゼン，トルエンなどの低沸点成分を流出し、塔底からスチレンを含む高沸点成分を流出させる。次に流出した高沸点成分を第２蒸留塔で蒸留して塔頂からスチレンを流出し、塔底からスチレンのダイマーやトリマーを含む重質油を流出する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように第１蒸留塔には凝縮器からポリスチレン分解生成油が供給されるが、そのポリスチレン分解生成油に含まれている低沸点成分の濃度は前段の熱分解器の熱分解条件や雰囲気等により変動する。例えば熱分解器の内部が不純物などの影響で汚れてくると、低沸点成分の濃度が増加する傾向にある。しかし従来の第１蒸留塔における蒸留方法は、前工程から供給されるポリスチレン分解生成油に含まれる低沸点成分の濃度が一定であることを前提にしている。
【０００６】
すなわち従来の蒸留方法では、ポリスチレン分解生成油中の低沸点成分濃度が平常時より高くなった場合でも、塔頂からの低沸点成分の抜出量を一定に維持して運転している。そのため、第１蒸留塔の塔頂における低沸点濃度が高くなって低沸点成分が十分に分離できず、第２蒸留塔へ供給する高沸点成分に含まれる低沸成分の濃度が高くなる。その結果、第２蒸留塔で分離されるスチレン中の低沸点濃度が高くなりスチレン純度を低下させる。
【０００７】
一方、第１蒸留塔の塔頂からの低沸点成分の抜出量が増えると、塔頂における低沸点成分の濃度が低下するとともに、抜き出される低沸点成分中のスチレンの量が増加する。第１蒸留塔から多くのスチレンが抜き出されると、それに応じて第２蒸留塔へのスチレン供給量が低くなるので、結果としてスチレンの回収率が低下する。
【０００８】
そこで本発明は、従来の蒸留方法における問題を解決することを課題とし、そのための改良されたポリスチレン分解生成油の蒸留方法の提供を目的とする。また本発明はその蒸留方法を好適に実施できる蒸留装置の提供も目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決する本発明の蒸留方法は、ポリスチレン分解生成油を第１蒸留塔で低沸点成分とスチレンを含む高沸点成分に分離し、その高沸点成分を第２蒸留塔でさらに低沸点成分であるスチレンと高沸点成分である重質油成分に分離する蒸留方法である。そして本方法は、第１蒸留塔の塔頂圧力を予め設定された圧力範囲に維持するとともに、第１蒸留塔の塔頂温度を予め設定された温度範囲に維持するように塔頂から流出する低沸点成分の抜出量を調整することにより、第１蒸留塔から流出する低沸点成分の濃度を所定範囲に維持することを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
上記蒸留方法において、第１蒸留塔の塔頂圧力を減圧領域で運転することができる（請求項２）。
【００１１】
また前記課題を解決する本発明の蒸留装置は、ポリスチレン分解生成油を第１蒸留塔で低沸点成分とスチレンを含む高沸点成分に分離し、その高沸点成分を第２蒸留塔でさらに低沸点成分であるスチレンと高沸点成分である重質油成分に分離する蒸留装置である。本装置は、第１蒸留塔の塔頂と連通する凝縮器と、凝縮器で分離された低沸点成分のガスを流出する配管に設けた第１調整弁と、凝縮器と第１蒸留塔の上部を接続する凝縮液の配管に設けた第２調整弁と、凝縮器からの凝縮液を抜き出す配管に設けた第３調整弁と、第１蒸留塔の塔頂圧力を検出する圧力検出部と、第１蒸留塔の塔頂温度を検出する温度検出部と、制御装置を備えている。そして前記制御装置は、前記圧力検出部の検出圧力が予め設定された圧力範囲になるように前記第１調整弁を制御し、前記温度検出部の検出温度が予め設定された温度範囲になるように前記第３調整弁、または第２調整弁と第３調整弁を制御することにより、第１蒸留塔から流出する低沸点成分の濃度を所定範囲に維持するように構成したことを特徴とする（請求項３）。
【００１２】
上記装置において、前記凝縮器で分離された低沸点成分のガスを排出する配管を減圧装置に連通することができる（請求項４）。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の本発明の蒸留方法は、第１蒸留塔の塔頂圧力を予め設定された圧力範囲に維持するとともに、第１蒸留塔の塔頂温度を予め設定された温度範囲に維持できるように塔頂から流出する低沸点成分の抜出量を調整することにより、第１蒸留塔から流出する低沸点成分の濃度を所定範囲に維持することを特徴としている。第１蒸留塔の塔頂における低沸点成分の濃度は、その圧力を一定とすると塔頂温度と実用的な精度で相関し、例えば低沸点成分の濃度が高くなると塔頂温度は低下し、低沸点成分の濃度が低くなると塔頂温度は上昇する傾向を示す。
【００１４】
したがって本蒸留方法のように第１蒸留塔の塔頂における塔頂温度を所定範囲に維持することにより、低沸点成分の濃度を常に最適な範囲に維持できる。そのため第１蒸留塔から第２蒸留塔へ供給する高沸点成分に含まれる低沸点成分量を低減でき、且つ第１蒸留塔の塔頂から抜き出されるスチレンの量も低減できるので、第２蒸留塔において回収されるスチレンの純度が高くなり、その収率も向上する。
【００１５】
上記蒸留方法において、請求項２に記載のように、第１蒸留塔の塔頂圧力を減圧領域で運転する場合に、その減圧蒸留する効果は、蒸発する温度を下げることができ、比較的低温度で蒸留ができるため、スチレンの重合反応を防止することができる。スチレンは自然に重合する性質があり、重合反応は温度が上がると促進する。
また前記課題を解決する請求項３，請求項４に記載の本発明の蒸留装置を用いることにより、上記蒸留方法を好適に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は本発明の蒸留装置のプロセスフロー図である。図中、１は第１蒸留塔、２は第２蒸留塔、３，４はリボイラ、５，６，７は凝縮器、８は真空ポンプ等の減圧装置、９，１０はポンプ、１１，１２は開閉弁、１３は重質油回収槽、１４はスチレン回収槽、１５は第１調整弁、１６は第２調整弁、１７は第３調整弁、１８は圧力検出部、１９は温度検出部、２０は制御装置，ａ〜ｌ，ｎは配管である。
【００１７】
凝縮器５は図示しない熱分解器から配管ａを経て流出するポリスチレン分解生成ガスを冷却して凝縮し、得られた高沸点成分をポリスチレン分解生成油として配管ｂから第１蒸留塔１の中段に供給するものである。一方、凝縮器５で分離された低沸点成分は配管ｃから流出するが、配管ｃの先端は減圧装置８の配管ｉに接続され、開閉弁１１の開度を調整することにより凝縮器５の内圧を調整することができる。
【００１８】
第１蒸留塔１および第２蒸留塔２は多段の棚またはラッシリングを充填した一般的な蒸留塔を使用することができ、それらの底部に加熱用のリボイラ３，４がそれぞれ設けられる。第１蒸留塔１の頂部に低沸点成分を流出する配管ｄが接続され、配管ｄの先端は凝縮器６に連通する。また第１蒸留塔１の上部には凝縮器６で凝縮した低沸点成分を還流する配管ｆが接続される。第１蒸留塔１の底部には蒸留により分離された高沸点成分を第２蒸留塔２の中段に供給する配管ｊが接続され、配管ｊにポンプ９が設けられる。
【００１９】
凝縮器６には凝縮成分を排出する配管ｅが接続され、その配管ｅから低沸点成分を第１蒸留塔１へ還流する配管ｆと低沸点成分を抜き出す配管ｇが分岐し、分岐した配管ｆには第２調整弁１６が設けられる。また分岐した配管ｇには第３調整弁１７が設けられ、配管ｇの先端は図示しない低沸点成分回収槽に連通する。さらに凝縮器６には分離した低沸点のガス成分を排出する配管ｈが接続され、配管ｈに第１調整弁１５が設けられる。そして配管ｈの先端は減圧装置８を設けた配管ｉに連通する。
【００２０】
前記第１蒸留塔１の頂部には圧力検出部１８と温度検出部１９が設けられ、それらから出力する圧力検出信号と温度検出信号は制御装置２０に入力する。制御装置２０は例えばコンピュータ装置により構成することができ、その記憶部に格納した制御プログラムにより圧力調整用の第１調整弁１５や温度調整用の第２調整弁１６や第３調整弁１７を例えばＰＩＤ制御する。なお制御装置２０として通常の工業用として用いられている圧力制御器と温度制御器を用い、圧力制御器で第１調整弁１５を制御し、温度制御器で第２調整弁１６や第３調整弁１７を制御することもできる。なお第１調整弁１５、第２調整弁１６および第３調整弁１７は電動駆動式，空気圧駆動式または油圧駆動式などの遠隔駆動される自動調整弁とされる。
【００２１】
第２蒸留塔２の頂部にスチレンを主成分とする低沸点成分を流出する配管ｋが接続され、配管ｋの先端は凝縮器７に連通する。また第２蒸留塔２の底部には蒸留により分離したスチレンのダイマーやトリマーを含む重質油を排出する配管ｌが接続され、その重質油は配管ｌに設けたポンプ１０で重質油回収槽１３に移送して回収する。
【００２２】
凝縮器７には凝縮成分であるスチレンを排出する配管ｎが接続され、その配管ｎの先端はスチレン回収槽１４に連通する。また凝縮器７には分離した低沸点のガス成分を排出する配管ｉが接続され、配管ｉに設けた減圧装置８の下流側は図示しない低沸点のガス成分を回収する回収槽に連通する。
【００２３】
次に上記蒸留装置を用いてポリスチレン分解生成油を蒸留する方法を説明する。第１蒸留塔１に供給されたポリスチレン分解生成油は蒸留操作され、頂部に分離した低沸点成分が配管ｄを経て凝縮器６に流出する。一方塔底に分離した高沸点成分は配管ｊに流出し、ポンプ９で第２蒸留塔２の中段に供給される。
【００２４】
配管ｄに流出する低沸点成分には、トルエンやエチルベンゼン等のスチレンより沸点が低い成分に加え、僅かな量のスチレンも含まれる。流出したこれら成分は凝縮器６で冷却されて凝縮し、その凝縮成分が配管ｅを経て配管ｆと配管ｇに流出する。配管ｆに流出した凝縮成分は第１蒸留塔１の上部に還流し、配管ｇに流出して抜き出される凝縮成分は図示しない回収槽に回収される。
【００２５】
第２蒸留塔２の中段に供給された高沸点成分は蒸留操作され、頂部に分離したスチレンを主成分とする低沸点成が配管ｋから流出して凝縮器７に流入する。凝縮器７で冷却されて凝縮したスチレンは配管ｎを経てスチレン回収槽１４に回収され、凝縮器７で分離した残りの低沸点成分は配管ｉから開閉弁１２を通って減圧装置８の吸引力により図示しない低沸点のガス成分を回収する回収槽に回収される。
【００２６】
次に本発明の特徴部分である第１蒸留塔１の塔頂における制御について説明する。第１蒸留塔１の塔頂圧力は圧力検出部１８で常時監視され、その圧力検出値が予め設定された範囲（例えば７ｋｐａ（ａｂｓ）前後）を維持するように制御装置２０が例えばＰＩＤ制御により第１調整弁１５を制御する。
【００２７】
第１蒸留塔１の塔頂温度は温度検出部１９で常時監視され、その温度検出値が予め設定された範囲（例えば５０℃前後）を維持するように制御装置２０が第３調整弁１７を制御する。その際、第２調整弁１６は一定の開度に制御してもよいし、第３調整弁１７と連動させてそれと逆方向に開度制御してもよい。
【００２８】
このように第１蒸留塔１の塔頂圧力を一定範囲に維持するように制御した状態で、塔頂温度を所定の温度範囲に維持するように制御すると、塔頂の低沸点成分をその制御された温度範囲に対応した濃度に維持できる。そのため第１蒸留塔１の塔頂における濃度範囲を常に最適な範囲、すなわち第２蒸留塔２に供給する高沸点成分中の低沸点成分含有量を最小にできるともに、第１蒸留塔１の塔頂から流出するスチレン量を最小にできる濃度範囲に維持することができる。なお最適な温度範囲は実験により決めることができる。
【００２９】
これまで説明した本発明の蒸留装置は、ポリスチレンを熱分解する熱分解装置に隣接して配置することが望ましいが、熱分解装置が距離的に離れている場合でも適応可能である。
【実施例】
【００３０】
図１の蒸留装置によりポリスチレン分解生成油の蒸留操作を行った。リボイラ３，４で第１蒸留塔１と第２蒸留塔２を昇温し、減圧装置８を運転し、凝縮器５からポリスチレン分解生成油（スチレン７０ｗｔ％、トルエン１ｗｔ％、エチルベンゼン０．１ｗｔ％）を第１蒸留塔１の中段に１５０Ｋｇ／ｈの流量で供給した。制御装置２０により、第１蒸留塔１の塔頂圧力が７ｋｐａ（ａｂｓ）になるように第１調整弁１５を制御するとともに、塔頂温度が５０℃になるように第３調整弁１７を制御した。なお第２調整弁１６の開度は一定とした。
【００３１】
上記制御により第１蒸留塔１の塔頂から流出する低沸点成分の組成をスチレン４５ｗｔ％、トルエン５０ｗｔ％，エチルベンゼン５ｗｔ％にほぼ維持することができた。この条件での第１蒸留塔１の塔頂から流出する低沸点成分は３Ｋｇ／ｈｒであり、スチレンの損失は３×０．４５＝１．３５Ｋｇ／ｈと極めて低い値であった。
【００３２】
第１蒸留塔１の塔底から第２蒸留塔２の中段に供給される高沸点成分の流量は１４７Ｋｇ／ｈであり、その塔頂圧力を７ｋｐａ（ａｂｓ）、塔頂温度を６５℃に維持して蒸留した結果、９９．９％以上の純度のスチレンを流量１０１Ｋｇ／ｈで回収できた。熱分解に供給した原料のポリスチレンに対するスチレン回収率は６７％であった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の蒸留方法および蒸留装置は、ポリスチレンの熱分解により得られたポリスチレン分解生成油を蒸留してスチレンを回収するシステムに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の蒸留装置のプロセスフロー図。
【符号の説明】
【００３５】
１  第１蒸留塔
２  第２蒸留塔
３，４  リボイラ
５，６，７  凝縮器
８  減圧装置
９，１０  ポンプ
１１，１２  開閉弁
【００３６】
１３  重質油回収槽
１４  スチレン回収槽
１５  第１調整弁
１６  第２調整弁
１７  第３調整弁
１８  圧力検出部
１９  温度検出部
２０  制御装置
ａ〜ｌ，ｎ  配管
【図１】
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