２０２４年度 ＪＰＥＣフォーラム＜ セッション４ ＞
ケミカルリサイクルによるプラスチック資源循環技術開発

プラスチック中の充填材等の除去方法の開発

２０２４年５月１４日
一般財団法人カーボンニュートラル燃料技術センター
製造プロセス技術部 プラスチック資源循環研究室
ー禁無断転載・複製 ©JPEC ２０２４ー本日の内容１．新ケミカルリサイクル技術開発への挑戦の背景、目的
２．製油所機能活用の期待感、ポテンシャル

３．JPECが取組む廃プラスチック新CR技術開発トピックス◇触媒分解プロセスとFCC装置を組合せた新CRプロセス◇触媒、充填材の固液分離方法、分離技術

４．まとめ

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１．新CR技術開発への挑戦の背景、目的

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１．新CR技術開発への挑戦の背景、目的

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１．新CR技術開発への挑戦の背景、目的★炭素資源循環Copyright © 2024 Japan Petroleum and Carbon Neutral Fuels Energy Center All Rights Reserved .

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２．製油所機能活用の期待感、ポテンシャル
廃プラ大規模処理のポテンシャル
国内排出量：823万トン／年

CR対象：200～300万トン／年《製油所の装置構成、処理能力》★全21製油所
・・・FCC装置等を装備し石化原料化可能★全廃プラ処理・・・原油処理の数%に相当（受容余力大）《製油所のロケーション》★北海道～九州に製油所が所在
・・・廃プラ排出地の近傍★石油化学工場とのコンビナートに位置・・・理想的なケミカルリサイクルのポテンシャルあり
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３．廃プラ新CR技術開発トピックス
廃プラリサイクル法の分類例【MR】
マテリアルリサイクル法（Mechanical recycling）【CR】
廃プラリサイクル

ケミカルリサイクル法

熱分解法

触媒分解法

共処理・２段分解法(Feedstock recycling)（NEDO委託事業にて実施）【ER】
エネルギーリカバリー法

加溶媒分解法
ゼオライト

超臨界分解法(Energy recovery)

その他
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触媒分解プロセスとFCCを組合せた新CRプロセス
共処理・２段分解法【技術開発方針、狙い】①廃プラに石油留分を混合し、流動化⇒プロセスのハンドリング性を大幅向上②触媒の使用により、分解温度を低下⇒不要なガス成分、コーク生成を抑制③触媒２段分解により、生成物を制御⇒付加価値の高い成分を選択生成
完全石油化学原料化が目的④製油所既存アセットの活用⇒投資額の抑制、経済性を追求
廃プラ大規模処理の実現
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廃プラ触媒分解プロセスフロー（概念図）
原料廃プラスチック
多種多様なプラスチック混合物

工程Ⅰ
溶融・溶解

◇産業廃棄物（選別後）◇一般廃棄物（選別後）

石油化学
工場

工程Ⅱ
触媒分解

石化原料
中間製品
プロピレン、ブチレン、ＢＴＸ等◇2022度：概念設計終了◇2023度：基本設計開始
石化原料
中間製品

工程Ⅲ
固液分離

工程Ⅴ
低分解生成物処理

工程Ⅳ生成物分離回収◇製油所の既存アセットを活用
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【参考】 身の回りにあるプラスチック製品

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【参考】 プラスチック製品の材料構成（例）

着色剤（約５%）：酸化チタン等

酸化チタン：砂糖の1/1000の大きさ
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廃プラのリサイクル処理の考え方について《廃プラの構成例》

◇商業規模
◇連続化

その他
添加剤

酸化防止剤、可塑剤他強化材

炭素繊維、ガラス繊維等

廃 充填材
プ
ラス
チ マトリックス
樹脂
ック

酸化チタン、タルク他

JPEC<μm粒子の除去（NEDO委託事業にて実施）

熱硬化性樹脂 等
早大
鳥取大

熱可塑性樹脂（PE, PP, PS,PVC, PET,PA, PMMA, PC 他）

触媒分解反応条件の詳細検討（NEDO委託事業にて実施）

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充填材、触媒の固液分離方法、ろ材選定
重力法◇微粒子◇大規模◇連続化

沈降法
遠心法

固液分離
ベルト式

ろ過法

ドラム式

分離膜式

表 ろ材適用性評価結果*1
ろ材

n-C16*2

1-MN*3

金属

◎◎

樹脂膜A〇

◎

樹脂膜B

◎◎

樹脂膜C××*1：室温、24hrの浸漬試験、評価*2：n-ヘキサデカン*3：1-メチルナフタレン◇大面積化が可能な金属、樹脂膜Aを選定

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リーフテスト機を用いた固液分離テスト
表 各種条件下での粒径分布測定結果【リーフテスト機】◇ろ過方式◇固液分離条件
・室温・減圧型・ろ材 1枚サンプル

ろ液

熱処
理*1

粒径分布測定結果*2
メディアン径 D50/μm
金属

樹脂膜A

前5.83.9

後6.9

ND

有機物消失
（燃焼）

*1：空気中、800℃で3hr*2：レーザ光回折式粒度測定装置【ろ過原料：触媒を用いた模擬プラ（3P+充填材2種）分解液】↓

樹脂膜Aの場合、ろ液中に無機固体粒子【充填材（酸化チタン、タルク）及び触媒】が検出されず、固液分離が可能であることを示唆
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パイロット装置を用いた固液分離テスト
触媒分解反応装置（10ℓオートクレーブ）

固液分離実験装置

ろ液（回収物）【パイロット装置】◇ろ過方式◇固液分離条件
・室温（約25℃）
・加圧型
・ろ過面積：3倍（vs リーフテスト機）

住友重機械プロセス機器
MAXBLEND®翼使用◇模擬プラ（PE, PP, PS）◇充填材（酸化チタン、タルク）◇溶媒（n-C16）◇触媒（ゼオライト）
400℃、3時間 触媒分解反応・ろ材 1枚・母液連続供給・循環式◇触媒分解液：5kg◇ろ材：樹脂膜A
連続固液分離し、ろ過性評価◇固体粒子：不検出
連続プロセス化に目途★特許出願済み

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４．まとめ◇国内で大量に排出される廃プラのリサイクルには、石油留分と触媒を活用した“共処理・二段分解法”が有望と考え、触媒分解プロセスを開発中◇廃プラ中には、多種多様な充填材、強化材、添加剤等が含まれており、特に、サブミクロン粒子の除去技術開発が重要課題の一つと認識◇固液分離方法として、ろ過法の分離膜方式を選定し、パイロットテストの結果、樹脂膜Aを用いることで、サブミクロン粒子の連続除去に成功
大規模処理、連続プロセス化に目途（特許出願済）
欧州の大手石油会社及び大手化学会社が興味を示す◇2022年度末に触媒分解プロセスパイロットプラントの概念設計が終了
2023年度：基本設計に着手★石油会社、石油化学会社等と連携し、資源循環社会の構築に貢献！
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ご清聴ありがとうございました

謝辞：この成果は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託業務（JPNP20012）の結果得られたものです。
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