(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界水または亜臨界水と廃プラスチックを反応させて廃プラスチックを加水分解して生成するモノマーを回収する廃プラスチックの分解処理方法において、加水分解処理後の処理流体を２００〜５００℃の温度条件下において濾過体で濾過して、不溶性不純物を除去して該モノマーを回収し、濾過体の入口と出口の差圧が一定圧力以上になった場合に濾過体を超臨界水または亜臨界水で逆洗してこれを再生することを特徴とする廃プラスチックの分解処理方法。
【請求項２】
廃プラスチックが廃ポリエチレンテレフタレートであり、該モノマーがテレフタル酸であることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分解処理方法。
【請求項３】
該濾過体がセラミックフィルターまたは焼結金属フィルターであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の廃プラスチックの分解処理方法。
【請求項４】
反応器と、この反応器に廃プラスチックを含む被処理物および超臨界水または亜臨界水を供給する供給系と、加水分解された後の処理流体を２００〜５００℃の温度条件下に濾過体で濾過して不溶性不純物を除去する分離系を備えた廃プラスチックの分解処理装置において、濾過体に超臨界水または亜臨界水を逆洗媒体とする逆洗手段を設けたことを特徴とする廃プラスチックの分解処理装置。
【請求項５】
濾過体がセラミックフィルターまたは焼結金属フィルターであることを特徴とする請求項４に記載の廃プラスチックの分解処理装置。
【請求項６】
濾過体を並列して２系統以上設け、逆洗処理と濾過処理を同時に行なえるようにしたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の廃プラスチックの分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄されたポリエチレンテレフタレート等の廃プラスチックからモノマーを回収する分解処理方法およびそれに用いる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃プラスチックの処理には、埋め立て法、燃焼法等種々の方法があるが、有害な廃棄物を排出しない方法として、廃プラスチックをモノマーに分解し資源化するケミカルリサイクル法がある。ケミカルリサイクル法は、原料が回収できかつ廃棄物が出ないという環境保全に役立つ処理方法である。
【０００３】
容器包装リサイクル法が１９９７年４月に施行されてから、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略称する）のリサイクル需要が高まっている。ＰＥＴのケミカルリサイクル法として、触媒の存在下にアルコールやグリコール類等の溶媒を用いて加溶媒分解反応によりＰＥＴを分解し、モノマーを回収する方法が知られている。しかしながらアルコール加溶媒分解法は、アルコールなどの溶媒を大量に使用し、触媒を必要とするためコスト高となり、しかも、引火点の低いアルコールを用いるため危険が伴う点で、工業的規模でＰＥＴを回収処理する方法としては問題がある。
【０００４】
近年ケミカルリサイクル法において超臨界水分解法が着目されている。超臨界水分解法は、超臨界状態または亜臨界状態の水でＰＥＴを加水分解してテレフタル酸とエチレングリコールを回収する方法であり、有機溶媒や触媒を使用せずに、モノマーが回収できる点で優れた方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
超臨界水または亜臨界水を用いるＰＥＴのケミカルリサイクル法として、いくつかの特許が出願されているが（例えば特公平３−１６３２８号，特開平８−３０２２０６１号，特開平５−３１０００号、特開平９−７７９０５号）、モノマーとして再利用しうる高純度のテレフタル酸を回収する技術は見あたらない。
【０００６】
廃ＰＥＴより回収したテレフタル酸をポリエステル等のモノマーとして再利用するためには、異物（顔料、触媒）の混入の少ない高純度のものが求められる。従って、廃ＰＥＴからテレフタル酸を回収する超臨界水分解法においては、不純物の除去が重要な課題となる。
【０００７】
ＰＥＴの重合には、通常、酸化アンチモンなどの無機触媒が用いられており、これらはそのまま製品ＰＥＴ中に残留している。又繊維などの不透明製品には、通常、酸化チタンなどの無機顔料が使用されている。従って、ＰＥＴを超臨界水または亜臨界水によりテレフタル酸とエチレングリコールに加水分解すると、触媒や顔料などの無機成分は微粒固形物として処理流体中に残留する。これらの不純物は通常一次粒径が１μｍ以下と小さいため、その除去は極めて困難であり、テレフタル酸を結晶として回収する際に混入してしまう問題があった。
【０００８】
液体中の微粒固形物を除去する一般的な方法として、セラミックフィルターなどの濾過体を用いる方法が知られている。この方法をＰＥＴの加水分解に適用する場合、生成するテレフタル酸の水に対する溶解度が温度によって著しく変化するため、テレフタル酸が水に完全溶解する温度条件下で濾過を行なう必要がある。
【０００９】
また濾過体は経時的に目詰まりを生じるため、連続的に処理を行なうには、濾過体を定期的に逆洗して、目詰まりした固形物を除去する必要があるが、逆洗時に温度が低下すると、テレフタル酸が析出して濾過体を塞いだり、濾過体のハウジング内、あるいは配管内に析出したりする問題が生じる。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、ＰＥＴ等の廃プラスチックを超臨界水または亜臨界水を用いて分解処理しモノマーを回収するに際し、触媒等の不溶性不純物含量の少ない高純度のモノマーを回収するために設置する濾過体にモノマーが析出しないような逆洗手段を包含した連続運転の可能な廃プラスチック分解処理方法およびその装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、超臨界水または亜臨界水と廃プラスチックを反応させて廃プラスチックを加水分解して生成するモノマーを回収する廃プラスチックの分解処理方法において、加水分解処理後の処理流体をモノマーが溶解している条件下、具体的には２００〜５００℃の温度条件下において濾過体で濾過して、不溶性不純物を除去してモノマーを回収し、濾過体の入口と出口の差圧が一定圧力以上になった場合、例えば差圧が０．１〜５．０ＭＰａ、望ましくは０．２〜１．０ＭＰａとなった場合に濾過体を超臨界水または亜臨界水で該濾過体を逆洗してこれを再生することを特徴とする廃プラスチックの分解処理方法に関するものである。
【００１２】
また、上記課題を解決するためのその他の発明は、反応器と、この反応器に廃プラスチックを含む被処理物および超臨界水または亜臨界水を供給する供給系と、加水分解された後の処理流体を２００〜５００℃の温度条件下に濾過体で濾過して不溶性不純物を除去する分離系とを備えた廃プラスチックの分解処理装置において、濾過体に、超臨界水または亜臨界水を逆洗媒体とする逆洗手段を設けたことを特徴とする廃プラスチックの分解処理装置に関するものである。
【００１３】
ここで超臨界水とは温度３７４℃以上，圧力２２ＭＰａ以上の水を示し、亜臨界水とは温度１００〜３７４℃の液体状態の水を示す。本発明において、超臨界水または亜臨界水を用いて廃プラスチックを加水分解するための反応器は、パイプ型でもベッセル型でもよい。本発明における水の超臨界状態での加水分解条件は、反応温度が３７４℃以上、圧力は２２−５０ＭＰａで行えばよく、水の亜臨界状態での加水分解条件としては、反応温度が２００〜３７４℃、圧力は１．６〜５０ＭＰａで行えばよい。
【００１４】
本発明の処理対象となる廃プラスチックとしては、例えば、ＰＥＴ、６−ナイロン、６−６ナイロン、６−１０ナイロン、ポリカーボネート等のプラスチックを挙げることができる。
【００１５】
ＰＥＴを例にとると、ＰＥＴは超臨界水中または亜臨界水中で処理すると、加水分解反応が進行し、ＰＥＴの原料モノマーであるテレフタル酸とエチレングリコールに分解する。
【００１６】
ＰＥＴ等のポリエステル中には、モノマーを重合させるための触媒や、無機顔料等の不溶性不純物が含まれているため、加水分解処理後の処理流体は、モノマー、超臨界水または亜臨界水とこれらの流体に不溶性の不純物からなるものである。従って、加水分解後の流体は、濾過体により濾過処理をして、不溶性不純物を取り除く必要がある。
【００１７】
濾過体としては、高温の流体を濾過できるものであれば特に限定されないが、アルミナ製等のセラミックフィルター、積層金属メッシュフィルター、金属不織布フィルター、ステンレス製等の焼結金属フィルターを用いればよい。
【００１８】
常温下では固体であるようなテレフタル酸等のモノマーも、高温高圧下では溶液状である。したがって高温高圧下での濾過処理により、加水分解後の流体中の触媒等の不溶性不純物のみを、濾過処理により上記濾過体上に捕捉することができ、濾過処理後の液体から不溶性不純物を含まない高純度のテレフタル酸を回収することができる。しかしながら、連続して濾過処理を行ううちに、捕捉された不溶性不純物により濾過体が目詰まりを起こし、濾過体の差圧が上がり、連続処理が困難となってくる。
【００１９】
そこで、濾過体が目詰まりを起こし、入口と出口の差圧が一定圧力以上となったときに、濾過体を逆洗処理する。逆洗を行うべき差圧は濾過体の種類や除去すべき不溶性不純物の種類、粒径等により異なるが通常０．１〜１．０ＭＰａの範囲が好的に用いられる。逆洗処理の媒体としては２００〜５００℃の超臨界水または亜臨界水を用いる。逆洗処理媒体の温度が２００℃を下回るとテレフタル酸などの析出による濾過体の目詰まりが生じ５００℃を超えると例えばテレフタル酸の脱炭酸やエチレングリコールの縮合などの副反応を生じてモノマーの収率が低下する。逆洗処理の媒体として超臨界水または亜臨界水を用いることにより、テレフタル酸等の常温下で固体であるようなモノマーの固化が防止できるため、濾過面や配管を閉塞することがない。
【００２０】
なお濾過体を逆洗処理する場合、濾過体が収納されているハウジング内のテレフタル酸を予め低流速の超臨界水または亜臨界水で押出してから、超臨界水または亜臨界水で逆洗処理すると、テレフタル酸の回収率を大きくすることができ、かつ逆洗排水中のテレフタル酸の量を少なくすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、廃ＰＥＴを対象とした請求項４に係る廃プラスチックの分解処理装置の概要をフロー図で表したものである。
【００２２】
処理対象となる廃ＰＥＴは２７０〜３００℃に加熱して溶融し、廃ＰＥＴ溶融槽１に貯留する。溶融廃ＰＥＴは配管４よりポンプ５に供給され、ここで加圧されて配管６に至る。また水は配管１７を介してポンプ１８に供給され、ここで加圧されて、加熱器７で加熱され２００〜５００℃の超臨界水または亜臨界水となって配管３に至る。配管６、配管３の両流体は配管８で合流し、反応器９へ供給される。以上により供給系が構成される。
【００２３】
反応器９は、既知のベッセル型と称される縦筒型の反応器であっても、パイプ式と称される管状型の反応器であってもよいが、図１に示したのはベッセル型反応器である。
【００２４】
反応器９に導入（供給）された廃ＰＥＴは、超臨界状態または亜臨界状態の水と混合された結果加水分解反応が進行し、モノマーとなって超臨界水または亜臨界水に溶解する。モノマー、不溶性不純物および超臨界水または亜臨界水からなる処理流体は排出配管１０を介して、排出される。
【００２５】
図１に示したフローは、連続して濾過するために、濾過手段を２系列設けたものであり、図１にそって濾過、逆洗の工程を説明する。
【００２６】
まず、ｖ１およびｖ３のバルブを開け（ｖ２、ｖ４〜ｖ１１のバルブは閉める）、排出配管１０からの処理流体を第１フィルター１１で濾過する。処理流体中の不溶性不純物は第１フィルター１１に捕捉される。
【００２７】
第１フィルター１１の濾過面上に不溶性不純物が蓄積し、差圧が一定圧力以上に達したならば、ｖ１およびｖ３のバルブを閉めると同時に、ｖ２およびｖ４のバルブを開け、第２フィルターで処理流体の濾過処理を継続する。
【００２８】
第１フィルター１１の逆洗処理に入る前に、第１フィルター１１内および配管内に残留した処理流体を回収するために、押し出し処理をすることが好ましい。押し出し処理をするために、ｖ１のバルブを閉め、ｖ３およびｖ１０のバルブを開け、逆洗用配管２を介して第１フィルター１１に超臨界水または亜臨界水を供給して、第１フィルター１１および配管内に残留した処理流体を押し出して回収する。回収率が、約９０％程度になるまで押し出し処理を行うことが好ましい。
【００２９】
次いで、第１フィルター１１の逆洗処理を行う。ｖ３およびｖ１０のバルブを閉め、ｖ５、ｖ７、ｖ９のバルブを開け、超臨界水または亜臨界水により、第１フィルター１１を逆洗し、逆洗液を逆洗液貯槽１４へフラッシュする。モノマーが固化しやすい場合は、第１フィルター１１から逆洗液貯槽１４間の配管とバルブは保温することが好ましい。
【００３０】
逆洗液貯槽１４に溜まった不溶性不純物は、例えばモイノポンプのような固形物が移送可能な手段によって回収することができる。
【００３１】
第２フィルター１２の差圧が一定圧力以上に上昇したならば、上記の第１フィルター１１と同様に逆洗処理を行う。
【００３２】
まず、ｖ２およびｖ４のバルブを閉めると同時にｖ１およびｖ３のバルブを開け、第１フィルター１１で処理流体の濾過処理を継続する。
【００３３】
次に第２フィルター１２の逆洗処理に入る前に、第２フィルター１２内および配管内に残留した処理流体を回収するために、前述のように押し出し処理をすることが好ましい。押し出し処理をするために、ｖ２のバルブを閉め、ｖ４およびｖ１１のバルブを開け、第２フィルター１２に超臨界水または亜臨界水を供給して、第２フィルター１２および配管内に残留した処理流体を押し出して回収する。
【００３４】
次いで、第２フィルター１２の逆洗処理を行う。ｖ４およびｖ１１のバルブを閉め、ｖ６、ｖ８、ｖ９のバルブを開け、超臨界水または亜臨界水により、第２フィルター１２を逆洗し、逆洗液を逆洗液貯槽１４へフラッシュする。モノマーが固化しやすい場合は、上記と同様に第２フィルター１２から逆洗液貯槽１４間の配管とバルブは保温することが好ましい。
【００３５】
図１に示したように、濾過手段を２系統以上設けることにより、濾過体が目詰まりして差圧が一定圧力以上となった時に、逆洗処理をしながら、他の濾過体で濾過操作を行うことができ、廃ＰＥＴの分解処理を連続して運転することができる。廃ＰＥＴの連続処理にこだわらなければ、濾過体を１系統とし、逆洗処理が必要な場合に、反応器９からの処理流体を逆洗中に保温した貯留槽（図示せず）に貯留するようにしてもよい。
【００３６】
濾過した処理流体からモノマーを回収する方法は、特に限定されないが、例えば図２に示した工程により処理すればよい。
【００３７】
すなわち、濾過後の処理流体は、冷却器１５で冷却され、処理流体からテレフタル酸が固化して析出し、液側にはエチレングリコールと水が残る。次いで、遠心分離器などの固液分離装置１６により、液体と固体を分離し、固形分をテレフタル酸貯槽１９へ移し、液体分は蒸留装置２０へ移送する。固体は、不溶性不純物のない純粋なテレフタル酸であり、モノマー等として再利用することができる。一方、液体分は蒸留することにより、エチレングリコールと水を分離し、それぞれ回収することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は廃プラスチックを超臨界水または亜臨界水で加水分解して得られたモノマーを濾過体で濾過処理し、モノマー中の不溶性不純物を除去して高純度の原料モノマーを回収する際に用いられる濾過体を逆洗するにあたり、超臨界水または亜臨界水を用いるので、温度が低下することがなく、モノマーが濾過体やそのハウジング内、配管内に析出することがないので、濾過体を繰り返して使用することができ、装置の長期間連続運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一実施形態を示すフロー図
【図２】廃ＰＥＴの濾過後の処理流体からモノマーを回収する一実施形態を示すフロー図
【符号の説明】
１  廃ＰＥＴ溶融槽
２  逆洗用配管
３，４，１７  配管
５  供給ポンプ
６  配管
７  加熱器
８  配管
９  反応器
１０  排出配管
１１  第１フィルター
１２  第２フィルター
１３  モノマー回収系
１４  逆洗液貯留槽
１５  冷却器
１６  固液分離器
１８  供給ポンプ
１９  テレフタル酸貯槽
２０  蒸留塔
ｖ１〜ｖ１１  バルブ
【図１】
0003830668.tif 000002
【図２】
0003830668.tif 000003