連続混合体速度論を利用したプラスチックの超臨界ケミカルリサイクルシステムの構築

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11694170
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 後藤 元信 熊本大学, 工学部, 教授 (80170471)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 広瀬 勉 熊本大学, 工学部, 教授 (40037841) ; 児玉 昭雄 熊本大学, 工学部, 助手 (30274690)
• Keywords: 超臨界流体 / ケミカルリサイクル / 連続混合体速度論 / 分子量分布 / モノマー化 / 速度解析 / 超臨界メタノール / 超臨界水

Research Abstract

本年度は超臨界メタノール(臨界温度:512.6K、臨界圧力:8.09MPa)中でのポリエチレンテレフタレート(PET)の分解反応を検討してきた。PETは超臨界メタノール中でアルコリシスにより主にPETの原料モノマーであるテレフタル酸ジメチルとエチレングリコールに分解される。分解過程において、ポリマーの低分子化とモノマー成分の生成が同時に進行する。ポリマーの分解過程の速度解析法として連続分布関数を用いた解析法が各種の反応に対して報告されてきている。そこで、PETの分解における、ポリマーの分子量分布の経時変化、モノマー成分、副生成物の収率の経時変化の測定結果を連続分布関数を用いて速度解析を行った。
モノマー成分の生成挙動から反応スキームを仮定し、ポリマーの分解がランダム切断とモノマーを生成する特異的切断からなるとした。また、回分反応器における反応速度を物質収支から導いた。物質収支式からモーメントを表す式を導出した。分子量分布の0次モーメントはポリマーの全モル濃度、1次モーメントは質量濃度を表している。最終的に、PETの超臨界メタノール中での分解反応に対してモノマー成分の濃度の経時変化およびポリマーおよびオリゴマーの分子量分布を求める速度式を導いた。
ポリマーの分子量分布の経時変化からランダム切断の速度定数を算出し、さらに、モノマー成分の経時変化から各モノマー生成速度定数を算出した。得られた速度定数を用いてシミュレーションを行った結果は実験結果を良好に表すことができた。
本研究を進めるにあたり、米国の研究分担者と研究代表者がそれぞれ相手の大学を訪ね、集中的に共同研究することにより、成果を得ることができた。

Research Products

• [Publications] M.Goto et al.: "Continuous kinetics for degradation of polyethylene terephthalate in supercritical methanol"Energy and the Environment Topical Conference Proceedings, AlChE Annual Meeting. 85-89 (2000)
• [Publications] M.Goto et al.: "Inverse size-exclusion chromatography for drstributed pore and solute sizes"Chem.Eng.Sci.. 55・4. 723-732 (2000)