(57)【要約】【課題】  ポリスチレンの熱分解によって得られた酸性の分解油を中性化する。【解決手段】  ポリスチレンを溶剤に溶解し、そのポリスチレン溶液を熱分解して分解油を生成する熱分解方法において、前記ポリスチレン溶液にアルカリ水溶液を混合してエマルジョン溶液を生成し、そのエマルジョン溶液を熱分解装置に供給してポリスチレンを熱分解する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリスチレンを溶剤に溶解したポリスチレン溶液を熱分解して分解油を生成する熱分解方法において、前記ポリスチレン溶液にアルカリ水溶液を混合してエマルジョン溶液を生成し、そのエマルジョン溶液を熱分解装置に供給してポリスチレンを熱分解することにより、得られる分解油の酸性化を防止することを特徴とするポリスチレンの熱分解方法。
【請求項２】
請求項１において、熱分解装置が溶液の攪拌翼を有する槽形の熱分解装置であることを特徴とするポリスチレンの熱分解方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記アルカリ水溶液として、ナトリウム、カリウムまたはカルシウムを含む水溶性アルカリ剤を水に溶解して得られたもの用いることを特徴とするポリスチレンの熱分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリスチレンを溶剤に溶解したポリスチレン溶液を熱分解する熱分解方法に関し、詳しくはポリスチレン溶液を熱分解して得られる酸性の分解油を中性化できる熱分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や家庭からは種々のプラスチック廃棄物（廃プラスチック）が排出される。廃プラスチックはそのまま焼却すると環境に悪影響を与る上に資源的な損失にもなる。そこで従来から廃プラスチックを熱分解装置で熱分解し、油分（分解油）として資源回収する技術が開発されている。熱分解に適したプラスチックはポリスチレン、スチレンーアクリル共重合体（ＡＳ樹脂）、スチレンーアクリルーブタジエン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等のスチレン系樹脂（以下、これらを単にポリスチレンという）、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂等がある。
【０００３】
廃プラスチックとして多く排出されるのはポリスチレンであり、その中でも発泡ポリスチレンは緩衝材や断熱材として多用されているので、廃プラスチックとして多量に排出される。発泡ポリスチレンの嵩密度は著しく低いので、スチレンモノマー、ベンゼン、トルエン等の溶剤で溶解してポリスチレン溶液に変換する減容処理を行い、得られたポリスチレン溶液を熱分解する方法が一般に採用される。
【０００４】
ポリスチレンを熱分解する技術として、例えば特許文献１に記載された方法が知られている。特許文献１に記載されている熱分解装置は、断熱層で囲まれた加熱室の内部に断面が円形とされた熱分解槽を配置し、その熱分解槽の内部に攪拌器を設けている。
【０００５】
ポリスチレンを熱分解すると、スチレンを主成分とする分解ガスが生成するが、分解油にはスチレン以外に、例えばトルエン、ベンズアルデヒド、２―エチルー１−ヘキサノール、１−フェニルエタノール、１−ヘキサデカノール、安息香酸などの副生物も少量であるが含まれる。生成した分解ガスを凝縮器等で冷却すると分解油が得られる。
【０００６】
得られた分解油はそのまま燃料として利用できるが、さらに付加価値を高めるため蒸留装置で蒸留して化学原料に利用できる高純度のスチレンモノマーとして回収することもできる。しかし生成油に前記のような副生物が含まれると、その副生物のため生成油は酸性になり、配管、タンク、蒸留装置等の内部を腐食するという問題がある。
【０００７】
酸性の分解油を中性化する技術が特許文献２に提案されている。特許文献２の方法は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を主成分とする廃プラスチックを熱分解する際、粉砕した廃プラスチック片に消石灰等のアルカリ剤粉末を添加し、廃プラスチック片とアルカリ剤粉末の混合物を熱分解装置に供給し、そこで熱分解して分解油を得ることを特徴としている。ＰＥＴが熱分解すると安息香酸が副生し、その副生物が分解油を酸性にするのであるが、アルカリ剤によりその酸性が中和されて中性の分解油が得られる。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１１３７８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１７９８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載された熱分解方法は、廃プラスチック片にアルカリ剤粉末を混合して熱分解装置に供給している。しかしポリスチレンを溶剤に溶解して得られたポリスチレン溶液を熱分解する場合、実験によれば、ポリスチレン溶液（比重0.9〜1.0）にアルカリ剤粉末を混合してもポリスチレン溶液に対して例えばアルカリ剤である炭酸ナトリウム（比重2.24）の粉末は２倍以上重いので、ポリスチレン溶液の移送経路を構成する配管、ポンプ、バルブ等にアルカリ剤粉末が沈殿し付着するという問題が発生した。
【００１０】
また熱分解装置に供給されたアルカリ剤粉末は熱分解温度においては、例えばスクレーパ付きの熱分解槽であっても、高粘度のためスクレーパの攪拌翼と槽底面との隙間に沈殿し滞留するという問題も発生した。従って、特許文献１の方法をポリスチレン溶液の熱分解方法にそのままでは適用できないことが分かった。そこで本発明はこのような問題を解決することを課題とし、配管内部や熱分解装置内部にアルカリ剤が沈殿することを防止できる熱分解方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決する本発明の熱分解方法は、ポリスチレンを溶剤に溶解したポリスチレン溶液を熱分解して分解油を生成する熱分解方法であり、前記ポリスチレン溶液にアルカリ水溶液を混合してエマルジョン溶液を生成し、そのエマルジョン溶液を熱分解装置に供給してポリスチレンを熱分解することにより、得られる分解油の酸性化を防止することを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
上記熱分解方法において、熱分解装置は溶液の攪拌翼を有する槽形の熱分解装置とすることができる（請求項２）。
【００１３】
上記いずれかの熱分解方法において、前記アルカリ水溶液として、ナトリウム、カリウムまたはカルシウムを含む水溶性アルカリ剤を水に溶解して得られたものを用いることができる（請求項３）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の熱分解方法は、ポリスチレン溶液にアルカリ水溶液を混合して得られたエマルジョン溶液を熱分解装置に供給することを特徴としている。このようにすると油成分であるポリスチレン溶液と水成分であるアルカリ水溶液が均一に混合され且つ、その状態が安定化されたエマルジョン状態になるので、ポリスチレン溶液の移送経路を構成する配管、ポンプ、バルブ等の内部にアルカリ剤が沈殿するという問題が解消される。また熱分解装置内においてもその均一な混合状態が維持されるので、槽内沈殿等を起こす恐れもない。
【００１５】
さらにポリスチレン溶液とアルカリ水溶液の混合操作は液―液混合操作であるため、分解油の中和に必要なアルカリ剤の混合割合を正確に且つ容易に調整できる。またポリスチレン溶液にアルカリ水溶液を混合すると、ポリスチレン溶液より粘性の低いエマルジョン溶液を移送して熱分解装置に供給できるので、移送性も良くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に図面に基づいて本発明の最良の実施形態を説明する。図１は本発明の熱分解方法によりポリスチレン溶液を熱分解するシステムのプロセスフロー図である。図中、１は混合槽、２は攪拌部、３は回転駆動部、４はポンプ、５，６はバルブ、７は熱分解装置、８は攪拌部、９は回転駆動部、１０はスクレーパ、１１は凝縮器、ａ〜ｇは配管である。
【００１７】
混合槽１は配管ａから供給されるポリスチレン溶液と配管ｂから供給されるアルカリ水溶液を混合し、ポリスチレンとアルカリ剤が均一に混合されたエマルジョン溶液を生成するもので、混合手段として内部に回転駆動部３により回転する攪拌部２が配置される。生成したエマルジョン溶液はポンプ４とバルブ５を設けた配管ｃから熱分解装置７に連続的または間欠的に供給される。
【００１８】
熱分解装置６はポリスチレンを熱分解してスチレンを主成分とする分解ガスを生成するもので、下部が円錐状に形成された筒状の熱分解槽（図示せず）と、その熱分解槽の周囲に配置した加熱部（図示せず）を有し、内部に回転駆動部９で回転するスクレーパ１０が配置される。なおスクレーパ１０は溶液を攪拌し炭化物を剥離するものである。また熱分解槽の底部には分解残渣を排出する配管ｇが連通され、配管ｇには分解残渣を排出する際に開けるバルブ６が設けられる。
凝縮器１１は内部に冷却水が流通する冷却配管が配置され、熱分解装置７から配管ｄを経て流入する分解ガスは冷却管表面と接触して冷却され、分解油として凝縮する。分解油は配管ｅから流出し、図示しない分解油回収タンクまたは蒸留装置などに移送される。
【００１９】
熱分解原料である廃発泡ポリスチレン等の発泡ポリスチレンは、粉砕機（図示せず）で細かく粉砕することにより発泡ポリスチレン片の形態で溶解槽（図示せず）に供給される。溶解槽には例えばポリスチレンを溶解する溶剤としてスチレン溶液が供給され、発泡ポリスチレン片はその溶剤と混合され、攪拌装置で所定時間攪拌されることにより溶解し、ポリスチレン溶液となって配管ａから混合槽１に供給される。なおポリスチレン溶液の濃度は15%〜50%程度が好ましい。
【００２０】
配管ｂから供給されるアルカリ水溶液は、図示しない溶解槽で水溶性アルカリ剤の粉末を水と所定割合で混合して生成する。水溶性アルカリ剤の粉末としては、例えば炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等の粉末を使用することができる。なおアルカリ水溶液の濃度は10Wt％〜20Wt％程度が好ましい。また混合槽１で混合するポリスチレン溶液とアルカリ水溶液の混合割合は、酸性の分解油を中性化する目的に適合した範囲に設定すればよい。
【００２１】
実験によれば、廃プラスチックとして１００％ポリスチレンを用いて熱分解した場合、７００℃程度の分解温度で熱分解して得られた分解油には安息香酸、アルデヒド等の副生物が０．５％程度含まれており、それによって分解油はｐＨ４程度の酸性を示す。その分解油を中性化するために必要なポリスチレン溶液とアルカリ水溶液の混合割合は、ポリスチレンと炭酸ナトリウムに換算して計算した場合、ポリスチレン１Ｋｇあたり炭酸ナトリウムを５〜３０ｇの割合にすればよいことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の熱分解方法は、例えば発泡ポリスチレンを溶剤に溶解して得られたポリスチレン溶液を熱分解し、分解油としてのスチレン溶液を製造する方法に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の熱分解方法によりポリスチレン溶液を熱分解するシステムのプロセスフロー図。
【符号の説明】
【００２４】
１  混合槽
２  攪拌部
３  回転駆動部
４  ポンプ
５  バルブ
７  熱分解装置
８  攪拌部
９  回転駆動部
１０  スクレーパ
１１  凝縮器
ａ〜ｇ  配管
【図１】
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