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超臨界 NaOH/アルコール溶液で前処理 した
都 市 分 別廃 プ ラ スチ ツク の 熱分解 油 化(新潟 工 大 ロエ )○ 秋 元 正道 ・柳健 吾 ・中村 泰 明 ・山本

卓

NaOH/Q〜C4アル コール溶液で前処理 した都市分別廃 プラスチツクの熱分解油化を実施
BuOHでした。300℃/60min前処理時の塩素と窒素の溶出率は MeoH〉EtOH〉2‑PrOH〉t―液で 30min前処理 したところ、塩素と窒素あり、MeOHが最も有効であつた。NaOH/MeOH溶ほぼ一定であつたが、よび 76.0〜76.8%との溶出率は温度 250〜300℃で各々91.4〜94.4%お低下 した。油の塩素含有量は前処理温度 250
亜臨界温度の 225℃では各々59.7%と71.7%に増大 し、他方窒素含有量は一定であつたが、同 225℃では 85 ppmに〜300℃では 16 ppmと300℃での 34 ppmから 225℃での 64 ppmに徐々に増大 した。油の ε―カプロラクタム含有/30mln
量は 250〜300℃で 99〜109 ppmとほぼ一定であつた。 この様 に、NaOH/MeOH/250℃―ロ
素 47 ppmおよび ε カプ ラクタム 99 ppmを含む比較的クリー ン
前処理で塩素 16 ppm,窒生産できた。
な油を収率 62 wt%でFurnace

TC

図 1

一 ｔｕ〇

2.実 験方法
都 市分別廃 プラスチ ツク と して新 潟市 の歴世破油 (株)か らの フラフ供与物 (Wt%組 成で、PE 21、PP 24,PS 37,PVC 5,PET 6,そ の他7)を 2〜3 mmの大 きさに裁断 して用 いた 。同 フ
ラ フの前処理 には SUS316鋼 製オー トク レー ブ(内容積 200mL)を用 い、N2雰囲気 中、同 フラフ
15.Ogを NaOH/アル コー ル溶液 (1.2g/83g)中、N■rogen ̲

直国圏由饉国萎関塵曝疇自鰐け陶開﹈

1.緒 言
今 日、都市分別廃 プラスチ ツクの熱分解で生産 され ている油は 50〜60 ppmの塩素 と 1200〜1900 ppmの窒素 を含有 し、そ の利用に大幅 な制限 が あるのが現状である。私 達 は、同廃 プラス
チ ックを予め、300℃の O.2N NaOH水溶液で前処理す ると塩素 22 ppm、窒素 29 ppmおよび ε―カプ ロラクタム 60 ppm含 むク リー ンな油 を生1)しか し、NaOH産で きる ことを報告 して きた。
を含む EGや PEGで PVCを 低温 で脱塩素出来 る
2が あ り、また PETの 解重合 に超臨界 MeOH
報告の も多数 ある。
が非常 に有効 であるとい う報告
私達は超臨界 MeOHと ヘ テ ロ原子含有 プラスチ
ック との反応 を検討 した ところ、ほぼ 100%の脱塩素 または解 重合反応 が各 々温 度 225℃ (PU)、275℃(PET,PVC)および 300℃ (6お よび 66‑ナイロン)で進行 し、解重合 生成物 は MeoHに 溶解す①る ことを見出 した。
本研究 では、250〜300℃の NaOH/Q〜C4アル
コール 溶液 で前 処理 した都 市 分 別廃 プラスチ
ックの熱分解油化 を実施 し、前処理温度 の低温化 を検討 した。

O‖ reservoir vvater scrubber

廃 プラスチ ック熱分解油化装置

処理後 、
温度 225〜 300℃ で 30〜 60min処 理 した。
固形物 を ろ過 、MeOH洗 浄後乾燥 して前処理廃 プ
ラスチ ックを得た。同廃 プラスチ ックの熱分解
油化は内径 30 mm、 長 さ 380 mmの Pyrexガ ラス
製反 応器 を用 い、N2気 流中、450℃ で 60 min実施 した (図 1)。
前処理 ろ液、油化時のガス吸収水、生成油および炭素質残澄 の塩素 、窒素 および NH4+等の含有量 はイオ ンク ロマ トグラフ、元素分析 、GC―MSおよび分光法 で決定 した。
3.結 果 と考察
3.1 アル コー ルの種類の影響
都市分別廃 プラスチ ックを 300℃ の NaOH/アル コー ル溶液で 60,min前 処理 した結果 と前処理 され た 同廃 プ ラ スチ ツクか ら得 られ た油 の特性 を表 1と 表 2に 各 々 ま とめた 。廃 プラスチックの脱塩素 と脱窒素 には低級アル コー ルほ100

ROHプラ収量

一一―一一一一０一■ざ０ト４９４２３３９２３MeOH
13.5 324
EtOH
13.3 380
2‑PrOH 13.6 229
t―BuOH 14.3 138一(mg) (%) (mg) (mg)32.7
96.7 25.1 76.8
33.1
76.9 24.4 73.7
32.8
69.0 1 8 . 6 56.7
42.6
41.9 1 1 . 8 27.7(mg) (%)

５３３(g)

全 CI全 N︻占 ︺Ｃコｏｏ

表 1 300℃ での前処理結果'
前処 理廃 CI溶 出量 N溶 出量

ホ7.9‑22.3MPa,60 min.
表28‖sス ペ ク トル
図 2 前処 理 ろ液の Gc―ろ液 :表 1の MeOHー ク 2:
ピー ク 1:ε ―Caprolactamiピ
トル エ ンジア ミン ;ピ ー ク 3:ビ ス
フ ェノール Acapra
前処理 収量 全CI無 機CI全 N NH「ε―a12 14 16 18 20 22
Retentton time lminl

生成油特性 ・EtOH
9.37
150.880
2.22‑PrOH 9.51
150.7 194
2.1
BuOH
9.56
161.8208
5.7t―
Ⅲ 1の前 処理廃 プラ収 量 全 て を熱 分解
表10495600506

ε―caprolactam

１８４

表 3 NaOH/meoHに よる前処理結果 '前処 理廃 GI溶 出量 N溶 出量 全 CI全 N
温度 プラ収量 一一一一(mg) (%) (mg) (mg)(℃) (g) lmg)(%)
32.5
453 94.2 24.7 76.0300
13.731.4339 94.4 24.0 76.4
275
13.6
31.4351 91.4 24.1 76.8
250
13.741.4
267 59.7 29.7 7 1 . 7225
13.7
*5.6‑22.5MPa, 30 min.
７４４101４８３る。
3.2前 処理温度 の影響
表 3と 表 4に NaOH/MeOHを用 いて温度 300〜225℃で 30 min前処理 した結果 と前処理 された都市 分別廃 プラスチ ツク か ら得 られ た 油 の 特性 を各 々まとめた。

９５３

ど有効で、MeOHが最 も有効 で あ つた。また、前処 理 され た廃 プ ラ ス チ ツク の 収 率 は 88.7〜95.3wt%であ つた (表 1)。
油 の収量は 9.37〜9.56gと 原料都市 分別廃プラスチ ツク基準 で 62.5〜63.7wt%であ り、他に 炭 素 質 残 澄 2.40〜 3.09g(収 率 16.0〜20.6wt%)と気体炭化水素 (低級 アルカ ン)が 生成 した。油の塩素 と窒素の合有量 は MeOHの 場合 が 12お よび 23 ppmと最 も低 か つた (表 2)。
前 処理 され た都市 分 別廃 プ ラ スチ ツク 中 に残存す る ヘ テ ロ原子 濃度 が油 の ヘ テ ロ原子含有量 を決定す る ことが判 る。
図 2に NaOH/MeOH前処理時 に得 られた ろ液のMsス ペ ク トル を示 した。 ε―カプ ロラクタ
Gc―ム 、 トル エ ンジア ミンおよび ビス フエノー ル Aの ピー クは見 られ るが、ア ジ ピン酸やテ レフタル酸の メチル エ ステルの ピー クは見 られ な い。
ヘ テ ロ原子含有 プラスチ ツク の脱塩素 や解 重合 に関与 して いるのは NaOHで あ り、アル コー
ルは溶媒 として作用 して いることが判 る。Huらのはアル コール等 の非水溶媒 中 での PETの アル
カ リ分解 でテ レフタル酸塩 の生成 を認 めて い

表4生成油特性*capra
前処理 収量 全 CI無 機 CI全 N NHボ ε―C)(g) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm)
温膚E(°300
9.38 160.7343.5109275
9.00 160.6474.2103250
9.27 160.8478.799225
9.16 85296414135* 表3 の前処 理廃 プラ収量全て を熱分解
aε―caprolactam4 . 引 用文献
1)Akimoto et al.,J.Chem.Eng.Japan,37,1478‑1487(2004).
2)Guo et al.,PolymerJ.,42,5581‑5587(2001):
今 井 ら、第 8 3 回 日本 化学 会 講 演 予稿 集 、ど。
No.2,p.699(2003)な3)Sako et al.,J.Chem.Eng.」apan,30,342‑346( 1 9 9 7 ) など。
4)Hu et al.,Polymer 」.,29,708‑712(1997).

* e―
mail: akimoto@acb.niit.ac.jp