(57)【要約】【課題】安全弁管路内に付着した固形分を確実かつ容易に洗浄除去することが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提供する。【解決手段】プラスチック３０とその分散媒３１とを反応釜２内に供給し、反応釜２内の分散媒３１を亜臨界または超臨界状態にしてプラスチック３０を分解処理するプラスチックの分解装置１であって、反応釜２と安全弁３とを接続する安全弁管路４の内部を洗浄するための洗浄装置を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックとその分散媒とを反応釜内に供給し、反応釜内の分散媒を亜臨界または超臨界状態にしてプラスチックを分解処理するプラスチックの分解装置であって、反応釜と安全弁とを接続する安全弁管路の途中に配設された、安全弁管路の内部を洗浄するための洗浄装置を備えることを特徴とするプラスチックの分解装置。
【請求項２】
洗浄装置は、プラスチックの分解処理時、または当該分解処理前におけるプラスチックおよび分散媒の反応釜内への供給時において、安全弁管路から反応釜内に分散媒を流下させる機構を備え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】
洗浄装置は、安全弁管路に接続された凝縮器であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチックの分解装置。
【請求項４】
洗浄装置は、安全弁管路の途中に設けられ、安全弁管路内を通じて反応釜内にプラスチックの分解処理のための分散媒の少なくとも一部を注入する注入口であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチックの分解装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプラスチックの分解装置における反応釜内に、無機粉体および／または無機繊維を含有するプラスチックとその分散媒とを供給し、反応釜内の分散媒を亜臨界または超臨界状態にしてプラスチックの分解処理を行うと共に、当該分解処理時において、反応釜内から安全弁管路を通じて凝縮器に導入された蒸気または流体を冷却し、凝縮液として安全弁管路を通じて反応釜内に戻すことにより安全弁管路の内部を洗浄することを特徴とするプラスチックの分解処理方法。
【請求項６】
請求項４に記載のプラスチックの分解装置における反応釜内に、無機粉体および／または無機繊維を含有するプラスチックとその分散媒とを供給すると共に、当該分散媒の供給時において、分散媒の少なくとも一部を注入口から安全弁管路を通じて反応釜内に供給し、次いで反応釜内の分散媒を亜臨界または超臨界状態にしてプラスチックの分解処理を行う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などの無機粉体や、ガラス繊維などの無機繊維が含有されている。従来、ＦＲＰなど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、分解液からこれらの無機粉体や無機繊維、および分解有機物を回収し、回収物を再利用することが検討されている。
【０００３】
たとえば、ＦＲＰを亜臨界水または超臨界水と接触、反応させることでガラス繊維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、亜臨界水または超臨界水を分散媒としてプラスチックをモノマーやオリゴマーに分解することによりガラス繊維をプラスチックから離脱させ、その後、分解有機物であるモノマーやオリゴマーと、ガラス繊維との混合物を濾過することにより、ガラス繊維を濾過残渣として分離し回収するものである。
【０００４】
このように亜臨界水または超臨界水を分散媒としてプラスチックを分解する技術では一般に、亜臨界水または超臨界水が高温高圧であるため所定の耐圧性を有する反応釜を使用すると共に、配管による安全弁管路を通じて安全弁を反応釜に接続し、内圧の過剰な増加による反応釜の破損などを防止するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−０８７８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＦＲＰには一般に、無機物としてガラス繊維などの無機繊維の他に、炭酸カルシウムや水酸化アルミニウムなどの無機粉体が含有されており、これを攪拌しながら亜臨界水または超臨界水での分解処理を行うと、無機物を含んだ飛沫や泡が、反応釜と安全弁を接続する安全弁管路に入り込み、これにより安全弁管路内に固形分が付着する場合がある。そして安全弁管路内に固形分が付着すると閉塞の可能性もあるため、安全性が十分に確保できず、また、閉塞を防止するためには非運転時に改めて安全弁管路内の清掃を行わなければならず、煩雑な作業を要するという問題点があった。
【０００６】
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、安全弁管路内に付着した固形分を確実かつ容易に洗浄除去することが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】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
【０００８】
第１に、本発明のプラスチックの分解装置は、プラスチックとその分散媒とを反応釜内に供給し、反応釜内の分散媒を亜臨界または超臨界状態にしてプラスチックを分解処理するプラスチックの分解装置であって、反応釜と安全弁とを接続する安全弁管路の途中に配設された、反応釜と安全弁とを接続する安全弁管路の内部を洗浄するための洗浄装置を備えることを特徴とする。
【０００９】
第２に、上記第１のプラスチックの分解装置において、洗浄装置は、プラスチックの分解処理時、または当該分解処理前におけるプラスチックおよび分散媒の反応釜内への供給時において、安全弁管路から反応釜内に分散媒を流下させる機構を備えることを特徴とする。
【００１０】
第３に、上記第１または第２のプラスチックの分解装置において、洗浄装置は、安全弁管路に接続された凝縮器であることを特徴とする。
【００１１】
第４に、上記第１または第２のプラスチックの分解装置において、洗浄装置は、安全弁管路の途中に設けられ、安全弁管路内を通じて反応釜内にプラスチックの分解処理のための分散媒の少なくとも一部を注入する注入口であることを特徴とする。
【００１２】
第５に、本発明のプラスチックの分解処理方法は、上記第３のプラスチックの分解装置における反応釜内に、無機粉体および／または無機繊維を含有するプラスチックとその分散媒とを供給し、反応釜内の分散媒を亜臨界または超臨界状態にしてプラスチックの分解処理を行うと共に、当該分解処理時において、反応釜内から安全弁管路を通じて凝縮器に導入された蒸気または流体を冷却し、凝縮液として安全弁管路を通じて反応釜内に戻すことにより安全弁管路の内部を洗浄することを特徴とする。
【００１３】
第６に、本発明のプラスチックの分解処理方法は、上記第４のプラスチックの分解装置における反応釜内に、無機粉体および／または無機繊維を含有するプラスチックとその分散媒とを供給すると共に、当該分散媒の供給時において、分散媒の少なくとも一部を注入口から安全弁管路を通じて反応釜内に供給し、次いで反応釜内の分散媒を亜臨界または超臨界状態にしてプラスチックの分解処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記第１の発明によれば、洗浄装置を配設して安全弁管路内を洗浄するようにしたので、分解処理時において安全弁管路内に付着した無機粉体や無機繊維などの固形分を容易に洗浄除去することができ、これにより固形分による安全弁管路の閉塞を防止することができる。
【００１５】
上記第２の発明によれば、プラスチックの分解処理時、または当該分解処理前におけるプラスチックおよび分散媒の反応釜内への供給時において、洗浄装置によって同時に安全弁管路から反応釜内に分散媒を流下させることで、上記第１の発明の効果に加え、安全弁管路内に付着した固形分を確実かつ容易に洗浄除去することができる。
【００１６】
上記第３の発明によれば、プラスチックの分解処理時には、反応釜内から安全弁管路を通じて凝縮器に蒸気または流体が導入されるが、凝縮器に導入された蒸気または流体は、冷却され凝縮液として安全弁管路を通じて反応釜内に戻される。そのため、上記第１および第２の発明の効果に加え、安全弁管路を流下する凝縮液により安全弁管路内に付着した無機粉体や無機繊維などの固形分を効率的に洗浄除去することができる。その結果として、固形分による安全弁管路の閉塞を有効に防止することができ、反応釜の安全性を高めることができる。また、改めて安全弁管路内を清掃する必要がなくなるため、洗浄の省力化も図ることができる。
【００１７】
上記第４の発明によれば、プラスチックとその分散媒とを反応釜内に供給する際に、分解処理に必要な分散媒の少なくとも一部を注入口から安全弁管路を通じて反応釜内に供給することで、それ以前のバッチにおけるプラスチックの分解処理時に安全弁管路内に付着した固形分を反応釜内に洗い流すことができる。そのため、上記第１および第２の発明の効果に加え、安全弁管路を流下する分散媒により安全弁管路内に付着した無機粉体や無機繊維などの固形分を効率的に洗浄除去することができる。その結果として、固形分による安全弁管路の閉塞を有効に防止することができ、反応釜の安全性を高めることができる。また、改めて安全弁管路内を清掃する必要がなくなるため、洗浄の省力化も図ることができる。
【００１８】
上記第５の発明によれば、安全弁管路を流下する凝縮液により安全弁管路内に付着した無機粉体や無機繊維などの固形分を効率的に洗浄除去することができる。その結果として、固形分による安全弁管路の閉塞を有効に防止することができ、反応釜の安全性を高めることができる。また、改めて安全弁管路内を清掃する必要がなくなるため、洗浄の省力化も図ることができる。
【００１９】
上記第６の発明によれば、安全弁管路を流下する分散媒により安全弁管路内に付着した無機粉体や無機繊維などの固形分を効率的に洗浄除去することができる。その結果として、固形分による安全弁管路の閉塞を有効に防止することができ、反応釜の安全性を高めることができる。また、改めて安全弁管路内を清掃する必要がなくなるため、洗浄の省力化も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態におけるプラスチックの分解装置の概略構成を示した図である。このプラスチックの分解装置１は、耐圧性を有する円筒形の反応釜２を備えており、反応釜２内の分散媒３１が亜臨界状態になる温度と圧力を維持し、この亜臨界状態の分散媒３１を反応触媒として粉粒状のプラスチック３０の分解を行うものである。本実施形態では分解対象のプラスチック３０として、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムなどの無機粉体、およびガラス繊維などの無機繊維を含有する不飽和ポリエステル樹脂のＦＲＰを用い、分散媒３１として水を用いている。
【００２２】
反応釜２の上部には、配管で構成される安全弁管路４を介して安全弁３が接続されている。安全弁３は、プラスチック３０の分解処理時における高温高圧下において、内圧の異常上昇による反応釜２の破損などを防止するための安全機構を有する弁であり、たとえば、内圧が一定以上になるとスプリング作用により反応釜２内の流体が自動的に外部に流出し内圧を一定に保つ、いわゆるばね安全弁を用いることができる。
【００２３】
安全弁管路４には、プラスチック３０の分解処理時において安全弁管路４内の洗浄装置として機能する凝縮器５（コンデンサ）が接続されており、凝縮器５の反応釜２とは反対側に安全弁３が接続されている。
【００２４】
さらに安全弁管路４の途中には、分散媒３１の注入口６が設けられており、この注入口６は、反応釜２内へのプラスチック３０および分散媒３１の供給時において、分散媒３１の供給源の一部となると共に、安全弁管路４内の洗浄装置として機能する。
【００２５】
反応釜２の外周の下部には、反応釜２内を加熱するための電熱ヒータ１６が周設されており、さらに反応釜２には、反応釜２内の温度を制御するための温度コントロール１７が設けられている。温度コントロール１７により、反応釜２内の温度を検知しながら電熱ヒータ１６を制御して最適温度で加熱を行うようにしている。
【００２６】
反応釜２には、反応釜２内に供給されるプラスチック３０と分散媒３１を混合する攪拌装置１０が設けられている。攪拌装置１０は、反応釜２内を垂下する回転軸１１と、回転軸１１に取り付けられた攪拌翼１２を備えており、反応釜２の上部に設けたモータ１３で回転軸１１を回転駆動することにより、反応釜２内のプラスチック３０と分散媒３１を攪拌混合する。また、反応釜２の内周部には複数枚の邪魔板１４が配設されており、邪魔板１４によって、攪拌装置１０の攪拌により生じるプラスチック３０と分散媒３１の流れを適切なものとしている。
【００２７】
反応釜２には、原料供給口２０が設けられており、原料供給口２０は、開閉弁２１を介して不図示の前処理槽に接続されている。前処理槽では、ＦＲＰを粉砕した粉粒体のプラスチック３０、分散媒３１の水、およびアルカリが十分に攪拌混合されてスラリー状とされており、このスラリーを送液ポンプにより原料供給口２０を通じて反応釜２内に供給するようにしている。
【００２８】
分解処理対象のプラスチック３０の粉粒体は、反応釜２内における粉粒体の沈降や、加熱時における反応釜２の内面への粉粒体の固着を防止し、粉粒体の分散媒３１に対する攪拌混合性を高めて反応効率を向上させる点から、最大粒子径が３０ｍｍ以下になるように粉砕したものであることが好ましい。
【００２９】
また、反応釜２の上部には開閉弁１９が接続されており、分解反応終了後には、圧力コントロール１８の監視下に開閉弁１９を開放することによって、分散媒３１のフラッシュ蒸気が開閉弁１９から排出されて、反応釜２内の分散媒３１が気化熱により迅速に冷却される。
【００３０】
そして反応釜２の底部には排出弁１５が接続されており、反応釜２においてプラスチック３０の分解処理を行い、フラッシュ冷却によって反応釜２内のスラリーを減圧、冷却した後、排出弁１５を開放することにより、プラスチック３０の分解物を含有するスラリーは排出弁１５を通じて排出され、不図示のスラリー回収槽に回収されるようになっている。
【００３１】
以上の構成を備えたプラスチックの分解装置１を用いて、次のようにしてプラスチック３０の分解処理を行う。まず、図１に示すように、プラスチック３０と分散媒３１を前処理槽に投入して十分に攪拌混合しておき、このスラリーを、開閉弁２１を開放して送液ポンプにより原料供給口２０から反応釜２内に供給する。
【００３２】
一方、安全弁管路４に設けられた注入口６に連通する開閉弁７を開放することにより、分散媒３１の一部を注入口６から反応釜２内に供給する。このようにすることで、以前のバッチにおけるプラスチック３０の分解処理時に安全弁管路４内に付着した固形分を、注入口６から流下する分散媒３１により反応釜２内に洗い流すことができる。
【００３３】
次いで、反応釜２を密閉状態にし、プラスチック３０と分散媒３１を攪拌装置１０で攪拌しながら電熱ヒータ１６で加熱する。反応釜２は密閉状態とされているため、反応釜２の内圧は液温の飽和蒸気圧に一致しながら上昇していく。
【００３４】
そして、温度コントロール１７の制御に基づき電熱ヒータ１６で加熱を行うことにより、反応釜２内の分散媒３１が亜臨界状態になる温度と圧力を維持し、この分散媒３１を反応触媒としてプラスチック３０を分解する。
【００３５】
たとえば本実施形態では、プラスチック濃度１０〜５０質量％、分解温度１８０〜２６０℃に調整し、水を亜臨界状態に維持して３０分〜４時間反応させることにより、不飽和ポリエステル樹脂をエステル交換させ、スチレン−マレイン酸共重合体や多価アルコールなどのモノマーに加水分解することができる。分解処理により、プラスチック３０の８０質量％以上が溶解成分となる。
【００３６】
この分解処理時において、反応釜２内から安全弁管路４を通じて、凝縮器５には蒸気または流体が導入されるが、凝縮器５に導入された蒸気または流体は、冷却され凝縮液として安全弁管路４を通じて反応釜２内に戻される。そのため、安全弁管路４を流下する凝縮液により安全弁管路４内に付着した無機粉体や無機繊維などの固形分を効率的に洗浄除去することができる。
【００３７】
このように反応釜２内でプラスチック３０を亜臨界状態の分散媒３１を反応液として分解した後、開度を調整しながら開閉弁１９を開放し、開閉弁１９から分散媒３１の蒸気を放出させ、反応釜２内の圧力を減圧していく。これにより、分散媒３１の気化熱によって反応釜２内の分散媒３１の温度が下がるので、反応釜２内の冷却を自然放冷よりも短時間で行うことができる。
【００３８】
このようにして反応釜２内の分散媒３１を冷却し、反応釜２内の圧力が常圧またはその付近になった時点で排出弁１５を開放し、プラスチック３０の分解物を含有するスラリーを反応釜２から排出し、不図示のスラリー回収槽に回収する。
【００３９】
以上に、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。たとえば、分解対象のプラスチック３０としては、各種の熱硬化性樹脂などを用いることができ、分解反応に用いる分散媒３１としては、水に他成分を混合したものやアルコールなどを用いてもよい。分散媒３１による分解反応は、分散媒３１を超臨界状態にして行うようにしてもよい。
【００４０】
反応釜２内へのプラスチック３０と分散媒３１の供給は、場合に応じて、上記した前処理槽を用いずにプラスチック３０と分散媒３１を別々に反応釜２内へ供給するようにしてもよい。
【００４１】
なお、本明細書において「亜臨界水」には、温度が水の臨界点（臨界温度３７４．４℃、臨界圧力２２．１ＭＰａ）以下であって、かつ、温度が１４０℃以上、その時の圧力が０．３６ＭＰａ（１４０℃の飽和蒸気圧）以上の範囲にある状態の水が含まれる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４３】
図１と同様の構成を備えたプラスチックの分解装置１を用いてＦＲＰの分解処理を行った。１０ｍｍ以下に粉砕したＦＲＰに水を加え、さらに水酸化ナトリウムを濃度０．８Ｍとなるように加えて混合することによりスラリー原料を調製した。このスラリー原料を、開閉弁２１を開放して原料供給口２０から反応釜２内に供給した。
【００４４】
その後開閉弁２１を閉止し、攪拌装置１０の攪拌翼１２を回転させて攪拌しながら電熱ヒータ１６によりスラリー原料を加熱し、２３０℃、２．８ＭＰａの亜臨界状態で２時間運転した。このとき凝縮器５は作動させなかった。
【００４５】
２時間経過後、自然冷却させて反応釜２内の液温が１００℃以下になってから排出弁１５を開放して分解液を取り出し、さらに常温まで冷却後、安全弁管路４内を観察したところ、固形分で汚れていた。
【００４６】
次に、再度の亜臨界分解をするために、ＦＲＰと水と水酸化ナトリウムを加えて混合することにより調製した上記のスラリー原料を上記と同様にして反応釜２内に供給した。ただし今回は、水の一部を、開閉弁７を開放して注入口６より安全弁管路４を通じて供給した。
【００４７】
このとき、安全弁管路４内を観察したところ、付着していた固形分の汚れが除去されていた。
【００４８】
開閉弁７，２１を閉止し、攪拌装置１０の攪拌翼１２を回転させて攪拌しながら電熱ヒータ１６によりスラリー原料を加熱し、２３０℃、２．８ＭＰａの亜臨界状態で、凝縮器５を作動させながら２時間運転した。
【００４９】
２時間経過後、自然冷却させて反応釜２内の液温が１００℃以下になってから排出弁１５を開放して分解液を取り出し、さらに常温まで冷却後、安全弁管路４内を観察したところ、固形分による汚れは見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態におけるプラスチックの分解装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  プラスチックの分解装置
２  反応釜
３  安全弁
４  安全弁管路
５  凝縮器
６  注入口
３０  プラスチック
３１  分散媒
【図１】
2009155388.tif 000003