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JPH07197041A - 合成ガスの製法 - Google Patents

合成ガスの製法

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Publication number
JPH07197041A
JPH07197041A JP6191648A JP19164894A JPH07197041A JP H07197041 A JPH07197041 A JP H07197041A JP 6191648 A JP6191648 A JP 6191648A JP 19164894 A JP19164894 A JP 19164894A JP H07197041 A JPH07197041 A JP H07197041A
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JP
Japan
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depolymerization
liquid
product
waste
gas
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Application number
JP6191648A
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English (en)
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JP2534461B2 (ja
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Ulrich Gerhardus
ウルリッヒ・ゲルハルドウス
Horst Dr Hanke
ホルスト・ハンケ
Josef Hibbel
ヨーゼフ・ヒベル
Norbert Leder
ノルベルト・レーダー
Klaus Poloszyk
クラウス・ポロツイク
Heinz Scheve
ハインツ・シエーフエ
Volkmar Schmidt
フオルクマール・シユミット
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Hoechst AG
Original Assignee
Hoechst AG
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Publication date
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Publication of JPH07197041A publication Critical patent/JPH07197041A/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 合成ガスの製法の提供 【構成】 プラスチック廃棄物は、主として液状生成物
に解重合され、そして解重合生成物は部分的酸化により
合成ガスに変換される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック廃棄物を
化学的合成用の原料として使用することができる合成ガ
スに解重合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】専門家が直面している最緊急の環境問題
の一つは、廃棄物の処理──プラスチックから生ずる該
処理をも包含する──である。ごみ捨て場における他の
廃棄物と混合したこの様な材料の従来しばしば行われて
いる貯蔵は問題であると判明している。何となれば該貯
蔵は地下水及び土壌への長期間の作用を考慮していない
からである。ごみ捨て場における貯蔵によりこの様な環
境悪化を防止する試みがなされているが、しかし適当な
ごみ捨て場は限られた範囲でしか利用できないから、廃
棄物を無公害に処理する課題の解決は、実際上将来に延
ばされているに過ぎない。
【０００３】それゆえ最近前記廃棄物の後処理法を開発
する多くの試みがなされていた。これら試みは環境を保
護する単独の目的を有しないで、しばしばその本来の用
途にもはや直接供給されない物質からの利用可能な生成
物の回収も目的としている。
【０００４】使用した又は規格外プラスチックの再使用
可能な原材料への後処理は、廃棄物が異なる材料組成の
プラスチックを含有することで多くの場合失敗してい
る。この様な混合物は一般に原材料に再処理することが
できないことは容易に判る。混合物の同一の材料特性の
成分への分離は、個々の成分を分離することの困難で失
敗している。しかし同一のプラスチックの廃棄物からも
例外としてだけ原材料を元の品質において回収すること
ができる。何となれば所要の化学的及び／又は物理的処
理工程により重合体の分子構造を変化させ、それにより
その原特性が変えられるからである。
【０００５】プラスチック廃棄物の燃焼による処理は、
有害物質が環境汚染物を発生しないことが保証される場
合のみ特別の予防措置なしに実施することができる。こ
の前提は例外的にのみ満足させられる。何となればプラ
スチック廃棄物は、しばしば塩素を含有するが、その上
硫黄又は窒素を含有する成分及び重金属をも含有し、こ
れらは燃焼の際望ましくない燃焼生成物を生じさせるか
らである。その場合除塵及び煙道ガス洗浄、場合により
特殊の燃焼装置が絶対必要である。廃棄物が非燃焼性及
び非溶融性異物を含有する場合、搬送- 及び配量問題が
付加的に生じ得る。さらに、石油化学の原料の高価な加
工生成物、例えばそれらの原料、すなわち石油及び石油
生成物を燃焼させることは経済的理由で不利である。
【０００６】これらを燃焼させる代わりに、もはや利用
できないプラスチックを解重合することも行われてい
る。これに関して開発された方法は多様な態様を有して
いる。例えば４００乃至４５０℃におけるポリエチレン
の解重合によりガソリン- ケロシン- 混合物が得られる
（Ｃ．Ａ．第７８巻，１９７２，１５８０２４ｑ）。こ
の方法は、ニッケル触媒の存在下でも実施することがで
きる（Ｃｈｅｍ．Ｉｎｄ．ＸＸＩＩＩ，１９７１，６３
０）。炭素を含有する、合成製品又は主として合成有機
物よりなる廃棄物の解重合は、欧州特許出願公開Ａ第２
９１６９８号明細書の方法により水素化条件下に行わ
れ、主としてベンジン及び中油-(ジ−ゼル油）沸騰範囲
の炭化水素分を与える。プラスチック及びゴムからの廃
棄物は、ドイツ特許Ｃ第２２０５００１号明細書中に記
載の方法により２５０乃至４５０℃において反応温度に
おいて液状の補助相の存在下に解重合される。９０％以
上の液状炭化水素が生成しそしてすす（ｓｏｏｔ）がわ
ずかな量でしか生成しない。
【０００７】熱後処理の明らかな目的は、無煙の及びす
すのない燃焼を確実にするために、容易に供給し、配量
しそして燃焼空気中に均質に分散することができる、プ
ラスチックの液状燃料への解重合である。この場合例え
ば溶剤、抽出剤又は精製剤としての炭化水素の事前の使
用は排除されない。
【０００８】公知方法の重大な短所は、プラスチックを
対応する温度及び滞留時間の保持下に実質的に完全に分
解する必要性があることである。さらに該方法は、プラ
スチック中にしばしば含まれる固体、例えば無機又は有
機顔料、不透明化剤及び充填剤の経費のかかる分離を必
要とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、プラ
スチック廃棄物を工業的に使用可能な原料に解重合する
ことにある。この場合プラスチック中に混入された固体
は後処理工程中で濃縮され有機成分を含まない形で公害
問題なしに廃棄物処理することができるようにされるべ
きである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題は、プラスチッ
ク廃棄物から合成ガスを製造する方法により解決され
る。本方法は、該廃棄物を解重合して主として液状生成
物を得そして液状解重合生成物を部分的に酸化して合成
ガスに変換することを特徴としている。
【００１１】本方法での「プラスチック廃棄物」なる概
念は、非常に広く解されるべきである。本概念には、均
一の材料、及び由来及び組成に関係なくそのような材料
の混合物が包含される。その熱的挙動により廃棄物は、
熱可塑性又は熱硬化性プラスチックから誘導されたもの
に分けられる。プラスチック廃棄物には、包装目的に使
用されるか又は材料として、例えば建築、電気又は繊維
産業において機械- 及び乗り物製造の場合に使用される
か又は日用品、例えば家庭用品及びスポ−ツ用品又はが
ん具に加工されている使用されたプラスチックが挙げら
れる。合成樹脂廃棄物は又欠陥バッチ及び使用できない
残留物及び製造及び加工からの残留物である。それゆえ
再生することができないか又は他の経済的利用に供給す
ることができないプラスチック材料をプラスチック廃棄
物と手短に称することができる。本発明の方法により例
えば次のプラスチックの廃棄物を加工することができ
る：ポリオレフィン、ビニル樹脂、例えばポリ塩化ビニ
ル、ホリ酢酸ビニル及びポリビニルアルコ−ル、さらに
ポリスチレン、ポリカ−ボネ−ト、ポリメチレンオキシ
ド、ポリアクリレ−ト、ポリウレタン、ポリアミド、ポ
リエステル樹脂及び硬化エポキシド樹脂。本方法は、殊
に熱可塑性プラスチックを用いて簡単に実施することが
できる。
【００１２】本発明によれば、例えば金属、ガラス及び
セラミック材料のような機械的に分離できる粗不純物を
分離したのち、これを解重合して低分子断片を得る。こ
の方法に関しては殊に液状のそしてほんのわずかな量の
気体解重合生成物及び／又はすすを与える公知の全ての
方法が基本的に適する。重合体化合物の解重合は水素の
存在または不存在下に実施することができる。同様に解
重合生成物の後からの水素化も可能であるが、しかし廃
棄物の熱前処理の工程部分のどこかにおいて水素化条件
下で実施することが絶対に必要であることはない。それ
ゆえプラスチックの解重合に適する方法の選択はそれぞ
れの条件に著しく左右される。
【００１３】プラスチック廃棄物の解重合は、配量可能
なそして均質な液状の生成物を生ずるばかりでなく、特
にプラスチック廃棄物中にしばしば存在する塩素- 含有
プラスチックの脱塩素も可能になる。塩素は塩化水素と
して除去され、これは気体解重合生成物から公知の方法
で洗出される。液状解重合生成物は、塩素をわずかな量
でしか含有せず、これは引き続いての部分的酸化におい
て許容できる。
【００１４】２５０乃至４５０℃の温度における、反応
温度において液状の補助相（ドイツ特許Ｃ第２２０５０
０１号明細書参照）の使用下でのプラスチックの熱後処
理が殊に適すると判明した。この補助相は、特に解重合
反応器において供給材料に熱を伝達するために使用され
る。さらに本補助相は、これが供給材料を多くの場合ゲ
ル様に膨潤させることにより解重合を促進する。補助相
としては、使用された廃棄生成物及び解重合生成物を前
記の反応温度において少なくとも部分的に溶解する様な
物質が有効に使用される。天然又は合成ワックス状炭化
水素、さらにポリグリコ−ル、特にプラスチック廃棄物
の液状解重合生成物それ自体が有効である。
【００１５】後処理されるべき廃棄物の解重合は、該廃
棄物を解重合前機械的に粉砕することにより促進され
る。その上該解重合は適当な触媒の添加により促進する
ことができる。例えば主としてポリオレフィンを含有す
る廃棄物はマンガン- 、バナジウム- 、銅- 、クロム-
、モリブデン- 、又はタングステン化合物の存在下に
高温において容易に低分子断片に解重合することができ
る。触媒的に有効な金属は、プラスチック中ですでに添
加物の形で存在していることがあるので、その添加は省
いてもよい。
【００１６】高分子供給材料の解重合は慣用の反応器中
で、例えば加熱装置を備えた密閉攪拌式容器中で行われ
る。通常１段階で実施される。特に廃棄物を後処理する
際腐食性ガスが発生する場合、解重合工程を２- 又は多
段階で実施し、その際解重合を個々の段階において一般
に同一温度においてでなく、段階的に上昇する温度をも
って実施することが推奨される。例えば塩素を含有する
重合体を使用する場合、水性塩化水素による反応器材料
の腐食性負荷を避けるために、水湿潤プラスチックをま
ず中程度の温度──すなわちまだＨＣｌを脱離しない程
度──において乾燥させることが有利であると判明し
た。この乾燥の後温度を初めて、重合体の解重合の結果
として塩化水素が生成する程度にまで上昇させる。脱塩
素は、後の付加的段階において温度及び滞留時間をさら
に高めて完了させることができる。塩素を含有する高分
子物質の段階的解重合は、反応温度の選択により腐食性
ガスを発生する解重合生成物を殊に第一解重合段階にお
いて濃化することを可能にするので、環境に対して有害
なガスの次の分離において解重合生成物の一部を精製装
置に供給するだけでよい。しかし塩素を約５重量％の多
さで含有するプラスチック廃棄物でさえ本発明による方
法によれば、塩素含有率がほんのわずかの１００ｐｐｍ
である液状解重合生成物に解重合することができること
が強調されるべきである。
【００１７】解重合生成物は、粗ベンジン（ナフサ）及
び中蒸留物の範囲で沸騰し、これに相当する石油留分の
粘度を有する。それゆえこの生成物は、通常の装置を用
いてポンプ処理することができる。
【００１８】解重合の際生成した炭化水素は、一部蒸気
として塩化水素及び少量の他の解重合ガス、例えば一酸
化炭素、水素、窒素及びアンモニアと混合して反応器か
ら導出する。その炭化水素は、気体混合物から部分的凝
縮により灰分不含凝縮物として得られる。この凝縮物は
別の加工、例えばナフサへの加工に適する原料である。
塩化水素を含有する気相は、例えば約３０％塩酸に変換
することができる。
【００１９】全灰分を含有する解重合生成物の残分は、
液状で導出されそして単独で又は他の原料、例えばナフ
サと混合して水蒸気及び酸素と反応させて合成ガスを得
る。この反応は同様に公知の方法により実施することが
できる。灰分の問題のない分離及びその回収を異質物の
混合なしに可能にする方法が特に適する。この課題の解
決は、すすと灰分の排出を避けるために、反応器におけ
るできるだけ高い炭化水素反応率を必要とする。さらに
液状灰分が共存する粗ガスに関して特別な冷却装置が備
え付けられるべきである。急冷冷却器又は輻射冷却器及
び対流冷却器からなる系における水による直接冷却が有
効である。冷却段階の次に、最後の灰分残余分が除去さ
れる水洗が行われる。灰分はごみ捨て場において貯蔵す
ることができ又は後処理して金属とすることができる。
【００２０】特に前記の汚染物質の回避に関して前述し
た要求を満たす方法は、欧州特許出願公開Ａ第０５１５
９５０号明細書中に記載されている。この方法は、装入
材料を炭化水素の形で装入される炭素に対し約０．１乃
至約０．３重量％のすすが生成する条件下に酸化するこ
とを特徴としている。この方法は、プラスチック廃棄物
の解重合生成物を一酸化炭素- 水素- 混合物に解重合す
ることにも有効に適用することができる。この場合解重
合したプラスチックの炭素含有率は、すす分に関する指
数である。この場合その水準は公知の方法で、供給した
酸素量によって調節され、さらに特別に設計されたバ−
ナ−の使用が推奨される（例えばドイツ特許出願公告Ｂ
第００９５１０３号明細書参照）。部分的酸化それ自体
は、１１００乃至１５００℃の温度及び１乃至１１ＭＰ
ａの圧力において行われる。１３００乃至１５００℃の
温度を有する部分的酸化反応器から導出する粗ガスは、
すすのほかに前記の量で金属及び／又は液状形の金属化
合物を含有する。これはまず輻射冷却器において金属性
不純物が冷却器壁との十分な接触なしに固化する温度範
囲、５００乃至１０００℃に予冷却される。固体粒子
は、一部分輻射冷却器の水蒸気中で沈降しそしてそこか
ら導出される。１５０乃至３００℃、好ましくは２６０
乃至２８０℃にさらに冷却するために、微細な金属粒子
及びすす粒子を含有する粗ガスのなお残在している部分
を輻射冷却器に導く。ガスが共存した不純物は輻射冷却
器においてすでに固化するから、これらは流路の移動及
び交換面上での沈降により対流冷却器の効力を妨げな
い。固体のほとんど残りのない分離は、水によるガスの
洗浄により行われる。この方法のこの部分工程は、有利
には技術水準の湿式分離器を用いて、例えば散水した充
填塔──これは場合によりベンチュリ洗浄器と組み合わ
せて使用することもできる──を用いて実施される。洗
浄水から灰分は機械的分離、例えば瀘過により得られ
る。
【００２１】解重合したプラスチック廃棄物の部分的酸
化により得られた一酸化炭素- ／水素混合物は、化学反
応用出発物質として、例えばオキソ合成に使用すること
ができる。プラスチック廃棄物の組成に応じてその解重
合生成物のＣ／Ｈ- 比は合成ガス取得用の通常の原料で
ある重質燃料油より低い。それゆえ一定の使用（例えば
オキソ法における）に必要な、１：１のＣＯ／Ｈ2-比が
常に得られない。水素分を減少するために、固体分を含
まない粗ガスから隔膜装置によって水素の豊かな留分を
分離することができ、これは燃焼されるか又はシフト変
換（ｓｈｉｆｔｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）法により後処理
して純水素とする。しかし当然ガス混合物は全部シフト
変換させて水素に変換することができる。
【００２２】図面において新規方法を構成図の形で示
す。プラスチック廃棄物は、解重合段階において、方法
次第で２００乃至５００℃の範囲にある温度において液
状生成物──その流動性は同一温度において大体重質燃
料油に相当する──に解重合される。解重合は、塩素を
含有するプラスチックからの塩素化炭化水素の脱離を伴
わない、塩化水素は水により反応生成物から洗出されそ
して公知の方法で、例えば３０％の粗塩酸に加工処理さ
れる。特殊な場合塩化水素はアルカリ性洗浄によって中
和することもできる。解重合に続いて部分的酸化、すな
わち水蒸気の存在下での酸素による解重合廃棄物の部分
的酸化が行われる。解重合生成物中で低濃度で残留する
塩素- 炭素- 化合物はこの工程を妨げない。部分的酸化
の際得られるＣＯ／Ｈ2-混合物は、水──これには場合
によりアルカリ性薬剤、例えばアルカリ炭酸塩又は- 水
酸化物が添加される──により固体及びＨＣｌを除去す
るために洗浄される。粗ガスの組成と異なる、一定のＣ
Ｏ／Ｈ2 比を有する合成ガスを製造するために粗ガスは
隔膜濾過器に導通される。
【００２３】合成ガスの代わりに粗ガスから水素を得る
こともできる。このためにはこれがシフト変換され、得
られるＣＯ／Ｈ2-混合物が化学的洗浄器に供給されそし
て圧力変換- 吸着段階においてＣＯ2 及びＨ2 に分離さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を示した構成図である。
【手続補正書】
【提出日】平成６年１０月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１０月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 合成ガスの製法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック廃棄物を
化学的合成用の原料として使用することができる合成ガ
スに解重合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】専門家が直面している最緊急の環境問題
の一つは、廃棄物の処理──プラスチックから生ずる該
処理をも包含する──である。ごみ捨て場における他の
廃棄物と混合したこの様な材料の従来しばしば行われて
いる貯蔵は問題であると判明している。何となれば該貯
蔵は地下水及び土壌への長期間の作用を考慮していない
からである。ごみ捨て場における貯蔵によりこの様な環
境悪化を防止する試みがなされているが、しかし適当な
ごみ捨て場は限られた範囲でしか利用できないから、廃
棄物を無公害に処理する課題の解決は、実際上将来に延
ばされているに過ぎない。
【０００３】それゆえ最近前記廃棄物の後処理法を開発
する多くの試みがなされていた。これら試みは環境を保
護する単独の目的を有しないで、しばしばその本来の用
途にもはや直接供給されない物質からの利用可能な生成
物の回収も目的としている。
【０００４】使用した又は規格外プラスチックの再使用
可能な原材料への後処理は、廃棄物が異なる材料組成の
プラスチックを含有することで多くの場合失敗してい
る。この様な混合物は一般に原材料に再処理することが
できないことは容易に判る。混合物の同一の材料特性の
成分への分離は、個々の成分を分離することの困難で失
敗している。しかし同一のプラスチックの廃棄物からも
例外としてだけ原材料を元の品質において回収すること
ができる。何となれば所要の化学的及び／又は物理的処
理工程により重合体の分子構造を変化させ、それにより
その原特性が変えられるからである。
【０００５】プラスチック廃棄物の燃焼による処理は、
有害物質が環境汚染物を発生しないことが保証される場
合のみ特別の予防措置なしに実施することができる。こ
の前提は例外的にのみ満足させられる。何となればプラ
スチック廃棄物は、しばしば塩素を含有するが、その上
硫黄又は窒素を含有する成分及び重金属をも含有し、こ
れらは燃焼の際望ましくない燃焼生成物を生じさせるか
らである。その場合除塵及び煙道ガス洗浄、場合により
特殊の燃焼装置が絶対必要である。廃棄物が非燃焼性及
び非溶融性異物を含有する場合、搬送−及び配量問題が
付加的に生じ得る。さらに、石油化学の原料の高価な加
工生成物、例えばそれらの原料、すなわち石油及び石油
生成物を燃焼させることは経済的理由で不利である。
【０００６】これらを燃焼させる代わりに、もはや利用
できないプラスチックを解重合することも行われてい
る。これに関して開発された方法は多様な態様を有して
いる。例えば４００乃至４５０℃におけるポリエチレン
の解重合によりガソリン−ケロシン−混合物が得られる
（Ｃ．Ａ．第７８巻，１９７２，１５８０２４ｑ）。こ
の方法は、ニッケル触媒の存在下でも実施することがで
きる（Ｃｈｅｍ．Ｉｎｄ．ＸＸＩＩＩ，１９７１，６３
０）。炭素を含有する、合成製品又は主として合成有機
物よりなる廃棄物の解重合は、欧州特許出願公開Ａ第２
９１６９８号明細書の方法により水素化条件下に行わ
れ、主としてベンジン及び中油−（ジーゼル油）沸騰範
囲の炭化水素分を与える。プラスチック及びゴムからの
廃棄物は、ドイツ特許Ｃ第２２０５００１号明細書中に
記載の方法により２５０乃至４５０℃において反応温度
において液状の補助相の存在下に解重合される。９０％
以上の液状炭化水素が生成しそしてすす（ｓｏｏｔ）が
わずかな量でしか生成しない。
【０００７】熱後処理の明らかな目的は、無煙の及びす
すのない燃焼を確実にするために、容易に供給し、配量
しそして燃焼空気中に均質に分散することができる、プ
ラスチックの液状燃料への解重合である。この場合例え
ば溶剤、抽出剤又は精製剤としての炭化水素の事前の使
用は排除されない。
【０００８】公知方法の重大な短所は、プラスチックを
対応する温度及び滞留時間の保持下に実質的に完全に分
解する必要性があることである。さらに該方法は、プラ
スチック中にしばしば含まれる固体、例えば無機又は有
機顔料、不透明化剤及び充填剤の経費のかかる分離を必
要とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、プラ
スチック廃棄物を工業的に使用可能な原料に解重合する
ことにある。この場合プラスチック中に混入された固体
は後処理工程中で濃縮され有機成分を含まない形で公害
問題なしに廃棄物処理することができるようにされるべ
きである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題は、プラスチッ
ク廃棄物から合成ガスを製造する方法により解決され
る。本方法は、該廃棄物を解重合して主として液状生成
物を得そして液状解重合生成物を部分的に酸化して合成
ガスに変換することを特徴としている。
【００１１】本方法での「プラスチック廃棄物」なる概
念は、非常に広く解されるべきである。本概念には、均
一の材料、及び由来及び組成に関係なくそのような材料
の混合物が包含される。その熱的挙動により廃棄物は、
熱可塑性又は熱硬化性プラスチックから誘導されたもの
に分けられる。プラスチック廃棄物には、包装目的に使
用されるか又は材料として、例えば建築、電気又は繊維
産業において機械−及び乗り物製造の場合に使用される
か又は日用品、例えば家庭用品及びスポーツ用品又はが
ん具に加工されている使用されたプラスチックが挙げら
れる。合成樹脂廃棄物は又欠陥バッチ及び使用できない
残留物及び製造及び加工からの残留物である。それゆえ
再生することができないか又は他の経済的利用に供給す
ることができないプラスチック材料をプラスチック廃棄
物と手短に称することができる。本発明の方法により例
えば次のプラスチックの廃棄物を加工することができ
る：ポリオレフィン、ビニル樹脂、例えばポリ塩化ビニ
ル、ホリ酢酸ビニル及びポリビニルアルコール、さらに
ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチレンオキシ
ド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリアミド、ポ
リエステル樹脂及び硬化エポキシド樹脂。本方法は、殊
に熱可塑性プラスチックを用いて簡単に実施することが
できる。
【００１２】本発明によれば、例えば金属、ガラス及び
セラミック材料のような機械的に分離できる粗不純物を
分離したのち、これを解重合して低分子断片を得る。こ
の方法に関しては殊に液状のそしてほんのわずかな量の
気体解重合生成物及び／又はすすを与える公知の全ての
方法が基本的に適する。重合体化合物の解重合は水素の
存在または不存在下に実施することができる。同様に解
重合生成物の後からの水素化も可能であるが、しかし廃
棄物の熱前処理の工程部分のどこかにおいて水素化条件
下で実施することが絶対に必要であることはない。それ
ゆえプラスチックの解重合に適する方法の選択はそれぞ
れの条件に著しく左右される。
【００１３】プラスチック廃棄物の解重合は、配量可能
なそして均質な液状の生成物を生ずるばかりでなく、特
にプラスチック廃棄物中にしばしば存在する塩素−含有
プラスチックの脱塩素も可能になる。塩素は塩化水素と
して除去され、これは気体解重合生成物から公知の方法
で洗出される。液状解重合生成物は、塩素をわずかな量
でしか含有せず、これは引き続いての部分的酸化におい
て許容できる。
【００１４】２５０乃至４５０℃の温度における、反応
温度において液状の補助相（ドイツ特許Ｃ第２２０５０
０１号明細書参照）の使用下でのプラスチックの熱後処
理が殊に適すると判明した。この補助相は、特に解重合
反応器において供給材料に熱を伝達するために使用され
る。さらに本補助相は、これが供給材料を多くの場合ゲ
ル様に膨潤させることにより解重合を促進する。補助相
としては、使用された廃棄生成物及び解重合生成物を前
記の反応温度において少なくとも部分的に溶解する様な
物質が有効に使用される。天然又は合成ワックス状炭化
水素、さらにポリグリコール、特にプラスチック廃棄物
の液状解重合生成物それ自体が有効である。
【００１５】後処理されるべき廃棄物の解重合は、該廃
棄物を解重合前機械的に粉砕することにより促進され
る。その上該解重合は適当な触媒の添加により促進する
ことができる。例えば主としてポリオレフィンを含有す
る廃棄物はマンガン−、バナジウム−、銅−、クロム
−、モリブデン−、又はタングステン化合物の存在下に
高温において容易に低分子断片に解重合することができ
る。触媒的に有効な金属は、プラスチック中ですでに添
加物の形で存在していることがあるので、その添加は省
いてもよい。
【００１６】高分子供給材料の解重合は慣用の反応器中
で、例えば加熱装置を備えた密閉攪拌式容器中で行われ
る。通常１段階で実施される。特に廃棄物を後処理する
際腐食性ガスが発生する場合、解重合工程を２−又は多
段階で実施し、その際解重合を個々の段階において一般
に同一温度においてでなく、段階的に上昇する温度をも
って実施することが推奨される。例えば塩素を含有する
重合体を使用する場合、水性塩化水素による反応器材料
の腐食性負荷を避けるために、水湿潤プラスチックをま
ず中程度の温度──すなわちまだＨＣｌを脱離しない程
度──において乾燥させることが有利であると判明し
た。この乾燥の後温度を初めて、重合体の解重合の結果
として塩化水素が生成する程度にまで上昇させる。脱塩
素は、後の付加的段階において温度及び滞留時間をさら
に高めて完了させることができる。塩素を含有する高分
子物質の段階的解重合は、反応温度の選択により腐食性
ガスを発生する解重合生成物を殊に第一解重合段階にお
いて濃化することを可能にするので、環境に対して有害
なガスの次の分離において解重合生成物の一部を精製装
置に供給するだけでよい。しかし塩素を約５重量％の多
さで含有するプラスチック廃棄物でさえ本発明による方
法によれば、塩素含有率がほんのわずかの１００ｐｐｍ
である液状解重合生成物に解重合することができること
が強調されるべきである。
【００１７】解重合生成物は、粗ベンジン（ナフサ）及
び中蒸留物の範囲で沸騰し、これに相当する石油留分の
粘度を有する。それゆえこの生成物は、通常の装置を用
いてポンプ処理することができる。
【００１８】解重合の際生成した炭化水素は、一部蒸気
として塩化水素及び少量の他の解重合ガス、例えば一酸
化炭素、水素、窒素及びアンモニアと混合して反応器か
ら導出する。その炭化水素は、気体混合物から部分的凝
縮により灰分不含凝縮物として得られる。この凝縮物は
別の加工、例えばナフサへの加工に適する原料である。
塩化水素を含有する気相は、例えば約３０％塩酸に変換
することができる。
【００１９】全灰分を含有する解重合生成物の残分は、
液状で導出されそして単独で又は他の原料、例えばナフ
サと混合して水蒸気及び酸素と反応させて合成ガスを得
る。この反応は同様に公知の方法により実施することが
できる。灰分の問題のない分離及びその回収を異質物の
混合なしに可能にする方法が特に適する。この課題の解
決は、すすと灰分の排出を避けるために、反応器におけ
るできるだけ高い炭化水素反応率を必要とする。さらに
液状灰分が共存する粗ガスに関して特別な冷却装置が備
え付けられるべきである。急冷冷却器又は輻射冷却器及
び対流冷却器からなる系における水による直接冷却が有
効である。冷却段階の次に、最後の灰分残余分が除去さ
れる水洗が行われる。灰分はごみ捨て場において貯蔵す
ることができ又は後処理して金属とすることができる。
【００２０】特に前記の汚染物質の回避に関して前述し
た要求を満たす方法は、欧州特許出願公開Ａ第０５１５
９５０号明細書中に記載されている。この方法は、装入
材料を炭化水素の形で装入される炭素に対し約０．１乃
至約０．３重量％のすすが生成する条件下に酸化するこ
とを特徴としている。この方法は、プラスチック廃棄物
の解重合生成物を一酸化炭素−水素−混合物に解重合す
ることにも有効に適用することができる。この場合解重
合したプラスチックの炭素含有率は、すす分に関する指
数である。この場合その水準は公知の方法で、供給した
酸素量によって調節され、さらに特別に設計されたバー
ナーの使用が推奨される（例えばドイツ特許出願公告Ｂ
第００９５１０３号明細書参照）。部分的酸化それ自体
は、１１００乃至１５００℃の温度及び１乃至１１ＭＰ
ａの圧力において行われる。１３００乃至１５００℃の
温度を有する部分的酸化反応器から導出する粗ガスは、
すすのほかに前記の量で金属及び／又は液状形の金属化
合物を含有する。これはまず輻射冷却器において金属性
不純物が冷却器壁との十分な接触なしに固化する温度範
囲、５００乃至１０００℃に予冷却される。固体粒子
は、一部分輻射冷却器の水蒸気中で沈降しそしてそこか
ら導出される。１５０乃至３００℃、好ましくは２６０
乃至２８０℃にさらに冷却するために、微細な金属粒子
及びすす粒子を含有する粗ガスのなお残在している部分
を輻射冷却器に導く。ガスが共存した不純物は輻射冷却
器においてすでに固化するから、これらは流路の移動及
び交換面上での沈降により対流冷却器の効力を妨げな
い。固体のほとんど残りのない分離は、水によるガスの
洗浄により行われる。この方法のこの部分工程は、有利
には技術水準の湿式分離器を用いて、例えば散水した充
填塔──これは場合によりベンチュリ洗浄器と組み合わ
せて使用することもできる──を用いて実施される。洗
浄水から灰分は機械的分離、例えば瀘過により得られ
る。
【００２１】解重合したプラスチック廃棄物の部分的酸
化により得られた一酸化炭素−／水素混合物は、化学反
応用出発物質として、例えばオキソ合成に使用すること
ができる。プラスチック廃棄物の組成に応じてその解重
合生成物のＣ／Ｈ−比は合成ガス取得用の通常の原料で
ある重質燃料油より低い。それゆえ一定の使用（例えば
オキソ法における）に必要な、１：１のＣＯ／Ｈ２−比
が常に得られない。水素分を減少するために、固体分を
含まない粗ガスから隔膜装置によって水素の豊かな留分
を分離することができ、これは燃焼されるか又はシフト
変換（ｓｈｉｆｔｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）法により後処
理して純水素とする。しかし当然ガス混合物は全部シフ
ト変換させて水素に変換することができる。
【００２２】図面において新規方法を構成図の形で示
す。プラスチック廃棄物は、解重合段階において、方法
次第で２００乃至５００℃の範囲にある温度において液
状生成物──その流動性は同一温度において大体重質燃
料油に相当する──に解重合される。解重合は、塩素を
含有するプラスチックからの塩素化炭化水素の脱離を伴
ない、塩化水素は水により反応生成物から洗出されそし
て公知の方法で、例えば３０％の粗塩酸に加工処理され
る。特殊な場合塩化水素はアルカリ性洗浄によって中和
することもできる。解重合に続いて部分的酸化、すなわ
ち水蒸気の存在下での酸素による解重合廃棄物の部分的
酸化が行われる。解重合生成物中で低濃度で残留する塩
素−炭素−化合物はこの工程を妨げない。部分的酸化の
際得られるＣＯ／Ｈ２−混合物は、水──これには場合
によりアルカリ性薬剤、例えばアルカリ炭酸塩又は−水
酸化物が添加される──により固体及びＨＣｌを除去す
るために洗浄される。粗ガスの組成と異なる、一定のＣ
Ｏ／Ｈ２比を有する合成ガスを製造するために粗ガスは
隔膜濾過器に導通される。
【００２３】合成ガスの代わりに粗ガスから水素を得る
こともできる。このためにはこれがシフト変換され、得
られるＣＯ／Ｈ２−混合物が化学的洗浄器に供給されそ
して加圧吸収段階においてＣＯ２及びＨ２に分離され
る。
【００２４】２．５重量％の水および３．３重量％の塩
素を含有する合成樹脂よりなるリサイクルされた包装材
を、合成樹脂廃棄物の解重合によって得られる液状の補
助相に懸濁させ、次に水分を除去するために１３０℃に
加熱する。次いで合成樹脂材料よりなるこの懸濁物を、
原料の解重合を約３５０℃および約４時間の滞留時間で
行う解重合用分解反応器に移す。ガス状解重合生成物を
約３０℃に冷却しそして塩化水素を分離するために適当
な吸収システムに供給する。この液状生成物は次の組成
を有している： Ｃ ＝ ８４．３重量％ Ｈ ＝ １２．０重量％ Ｎ ＝ ０．４重量％ Ｓ ＝ １．３重量％ 灰分 ＝ ２．０重量％
【００２５】このものは１Ｌ当たり３００ｍｇのＣｌを
含有しておりそして９２０ｋｇ／ｍ３の密度および４０
４ｍＰａ．ｓ（９０℃）の粘度を有している。液状の解
重合生成物の一部を、別の合成樹脂材料の解重合のため
の補助相（懸濁媒体）として使用しそして残りを部分的
に酸化して水性ガスとする。この目的のために、生成物
を約１４００℃、４ＭＰａの圧力で公知のように酸素お
よび水蒸気を用いて転化する。１０００Ｎｍ２のＣＯ／
Ｈ２−混合物を発生させるためには、４００ｋｇの解重
合生成物、３２５Ｎｍ３の酸素および１１０Ｎｍ３の水
蒸気が必要である。粗ガスは４３．８容量％のＣＯ、４
８．６容量％のＨ２および６．６容量％のＣＯ２より成
り、ＣＯ／Ｈ２比は約０．９である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を示した構成図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０１Ｂ 3/36 Ｃ０８Ｊ 11/10 ＺＡＢ 7310−4Ｆ (72)発明者 ヨーゼフ・ヒベル ドイツ連邦共和国、46147 オーバーハウ ゼン、ブルッフシユテーク、13 (72)発明者 ノルベルト・レーダー ドイツ連邦共和国、46147 オーバーハウ ゼン、ブルクストラーセ、19 (72)発明者 クラウス・ポロツイク ドイツ連邦共和国、46282 ドルステン、 オーバーベルクストラーセ、25 (72)発明者 ハインツ・シエーフエ ドイツ連邦共和国、46147 オーバーハウ ゼン、イム・トルフエーン、18 (72)発明者 フオルクマール・シユミット ドイツ連邦共和国、46147 オーバーハウ ゼン、リユートツオフストラーセ、49

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラスチック廃棄物から合成ガスを製造
    する方法において、該廃棄物を解重合して主として液状
    生成物を得そして液状解重合生成物を部分的に酸化して
    合成ガスに変換することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 解重合を反応温度において液状の補助相
    の使用下に２５０乃至４５０℃の温度において実施する
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 液状補助相がプラスチック廃棄物の液状
    解重合生成物からなることを特徴とする請求項２記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 解重合を触媒の存在下に実施することを
    特徴とする請求項１乃至３の１又はそれ以上に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 塩素含有プラスチック廃棄物が存在して
    いる場合、解重合を２又はそれ以上の段階で実施し、そ
    の際温度を徐々に上昇させそして第一段階において温度
    の選択により解重合生成物として得られる塩化水素の主
    量を生成させることを特徴とする請求項１乃至４の１又
    はそれ以上に記載の方法。
  6. 【請求項６】 液状解重合生成物の部分的酸化を１１０
    ０乃至１５００℃の温度及び１乃至１０ＭＰａの圧力に
    おいて実施することを特徴とする請求項１乃至５の１又
    はそれ以上に記載の方法。
  7. 【請求項７】 部分的酸化を、添加した酸素量によって
    液状解重合生成物に対し約０．１乃至約０．３重量％の
    すすが生成する様に実施することを特徴とする請求項１
    乃至６の１又はそれ以上に記載の方法。
  8. 【請求項８】 部分的酸化反応器から導出する粗ガスを
    まず輻射冷却器において５００乃至１０００℃に、次に
    対流冷却器において１５０乃至３００℃に冷却すること
    を特徴とする請求項１乃至７の１又はそれ以上に記載の
    方法。
  9. 【請求項９】 冷却したガスを水で洗浄し、次に洗浄水
    中で懸濁した灰分を分離することを特徴とする請求項１
    乃至８の１又はそれ以上に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 精製したガスを所望のＣＯ／Ｈ2-比に
    調整するために隔膜濾過装置に供給することを特徴とす
    る請求項１乃至９の１又はそれ以上に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 精製したガスをシフト変換装置に供給
    することを特徴とする請求項１乃至９の１又はそれ以上
    に記載の方法。
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