JP2000044726A - 塩素含有プラスチック廃棄物の処理方法 - Google Patents

塩素含有プラスチック廃棄物の処理方法

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JP2000044726A
JP2000044726A JP11190002A JP19000299A JP2000044726A JP 2000044726 A JP2000044726 A JP 2000044726A JP 11190002 A JP11190002 A JP 11190002A JP 19000299 A JP19000299 A JP 19000299A JP 2000044726 A JP2000044726 A JP 2000044726A
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Japan
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chlorine
plastic waste
containing plastic
pyrolysis
temperature
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JP11190002A
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Yoshiyuki Takeuchi
竹内  善幸
Takashi Yoshiyama
隆士 吉山
Hiroshi Takatsuka
汎 高塚
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩素含有プラスチック廃棄物を処理する際に
発生する塩化水素を高効率で分離、除去することができ
る前処理方法、及びそれによって得られる前処理物を焼
却あるいは熱分解して有用物を回収する処理方法を提供
すること。 【解決手段】 塩素含有プラスチック廃棄物を熱分解容
器に投入して常圧又は減圧下に250〜350℃の温度
に加熱し、発生する塩化水素及び熱分解ガスを分離し、
脱塩素残留物を得ることを特徴とする塩素含有プラスチ
ック廃棄物の前処理方法、及び得られる脱塩素残留物を
燃焼処理するかあるいは触媒の存在下に熱分解するなど
の方法により有用物を回収する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は塩素含有プラスチッ
ク廃棄物を処理する際の塩素分を除去するための前処理
方法、及びそれによって得られる前処理物を焼却あるい
は熱分解して有用物を回収する処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、プラスチック廃棄物が大量に排出
され、その廃棄量は増加の一途をたどっている。このよ
うなプラスチック廃棄物の処理方法としては、そのほと
んどがそのまま焼却するか埋め立て処分されているのが
現状である。この場合、埋め立て処理では、プラスチッ
ク廃棄物中の有用成分が利用されないまま廃棄されるこ
とになり、資源の損失となるほか、埋め立て場所の確保
が難しいという問題がある。焼却処理の場合には、熱エ
ネルギの回収が行われ、埋め立て場所の問題も少ない
が、プラスチック中に塩化ビニル樹脂などの塩素含有プ
ラスチックが含まれていると、装置の腐食や塩化水素や
ダイオキシン等の有害物質が大気中に放出されるという
問題がある。また、プラスチック廃棄物を熱分解処理
し、灯油、軽油、ガソリン等の有用な炭化水素化合物を
回収する方法もあるが、この場合も塩素含有プラスチッ
クが含まれていると、焼却の場合と同様な問題が生ず
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記のようにプラスチ
ック廃棄物中に塩化ビニル樹脂などの塩素含有プラスチ
ックが含まれていると、熱分解や燃焼に際し塩化水素が
大量に発生し、大きな公害の原因になるばかりでなく、
焼却炉の腐食を引き起こすという問題点がある。そのた
め、前処理により発生する塩化水素を除去しておくこと
が必要である。しかし、この前処理方法としてヒータ等
による外部加熱により、分解槽中で熱分解を行うと、溶
融物が融着して塊状になり、熱伝導率が低下するため、
発生する塩化水素が溶融樹脂中に取り残され、減圧して
も塩化水素の除去が不完全であるという問題があった。
そのため、脱塩素方法としてカルシウム化合物を添加し
て、次の反応式(1)に従い塩化カルシウムの形態で塩
素を分離、除去する方法がある。 CaO+2HCl → CaCl2 +H2 O (1) しかし、カーシュレッダーダスト等の有用金属を含有す
る塩素含有プラスチック廃棄物の場合には、塩化カルシ
ウムや有用金属を含む残渣を溶鉱炉で再加熱する際に塩
素が再分解して前記のような腐食を引き起こす。
【0004】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みなされたものであって、塩素含有プラスチック廃棄物
を処理する際に発生する塩化水素を高効率で分離、除去
することのできる前処理方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)塩素含
有プラスチック廃棄物を処理するに際し、塩素含有プラ
スチック廃棄物を熱分解容器に投入し、250〜350
℃の温度に加熱し、該プラスチックの熱分解により発生
する塩化水素及び熱分解ガスを分離し、脱塩素残留物を
得ることを特徴とする塩素含有プラスチック廃棄物の前
処理方法、(2)250〜350℃の温度に加熱する手
段が、高温の熱媒体を投入する方法である前記(1)の
塩素含有プラスチック廃棄物の前処理方法、(3)熱分
解容器内の圧力を減圧にして脱気することを特徴とする
前記(1)又は(2)の塩素含有プラスチック廃棄物の
前処理方法、(4)塩素含有プラスチック廃棄物を処理
するに際し、塩素含有プラスチック廃棄物を熱分解容器
に投入し、250〜350℃の温度に加熱し、該プラス
チックの熱分解により発生する塩化水素及び熱分解ガス
を分離し、得られる脱塩素残留物を燃焼処理することを
特徴とする塩素含有プラスチック廃棄物の処理方法、及
び(5)塩素含有プラスチック廃棄物を処理するに際
し、塩素含有プラスチック廃棄物を熱分解容器に投入
し、250〜350℃の温度に加熱し、該プラスチック
の熱分解により発生する塩化水素及び熱分解ガスを分離
し、得られる脱塩素残留物を触媒の存在下に350〜7
00℃の温度で熱分解し炭化水素化合物を回収すること
を特徴とする塩素含有プラスチック廃棄物の処理方法で
ある。
【0006】本発明において、塩素含有プラスチック廃
棄物とは塩素含有プラスチックのみからなる廃棄物の外
に、塩素含有プラスチックとその他のプラスチックとの
混合物からなる廃棄物など、塩素含有プラスチックを成
分として含むプラスチック廃棄物を意味し、プラスチッ
ク成分以外に他の不純物を含んでいてもよい。また、脱
塩素残留物とは、実質的に完全に脱塩素されたものの外
に、後の工程に支障のない程度に脱塩素されたものも含
んでいる。
【0007】
【発明の実施の形態】図2に各種プラスチックの熱分解
における重量減少率と温度との関係を示す。熱可塑性プ
ラスチックは、一般に120〜230℃で軟化・溶融
し、それ以後の高温で熱分解する。熱硬化性プラスチッ
クは軟化・溶融せずに加熱によりそのまま分解する。塩
素を含有するプラスチックとしては、塩化ビニル樹脂、
塩化ビニリデン樹脂などが代表的なものであるが、これ
らの塩素含有プラスチックは約170〜350℃の領域
で大半の塩素を塩化水素の形で放出し、その後、さらに
高温に加熱すると他成分の熱分解が進行する。この脱塩
素反応のモデルを式(2)に示す。
【0008】
【化1】
【0009】図3に塩化ビニル樹脂(PVC)の各温度
における脱塩素の割合と時間との関係を示す。この図か
ら、300℃以上でほぼ100%脱塩素するが、数十分
の滞留時間が必要である。前記のように、プラスチック
混合物は約250℃近傍から急激に熱分解を開始し、約
500℃までに大半が分解する。そこで、本発明ではで
きるだけプラスチックの熱分解速度が遅い領域で脱塩素
のみを促進し、発生した塩化水素を高濃度で分離するよ
うにしている。
【0010】本発明の方法においては、先ず、塩素含有
プラスチック廃棄物を熱分解容器に投入し、250〜3
50℃、好ましくは300〜350℃に加熱する。加熱
手段としては300〜400℃の熱媒体を投入する方法
が好適である。熱媒体としては、セラミックボール、ア
ルミナ粒子、循環流動層で使用される砂などの粒子ある
いは、加熱排ガスなどのガスが使用できる。
【0011】昇温に連れてプラスチックの分解が起こ
り、発生する塩化水素ガスと他の熱分解ガスの混合ガス
は、熱分解容器から排出され、ガス処理工程に導かれ
る。塩化水素の発生がほぼ終了した時点で、熱分解容器
内で軟化又は溶融している残留物は、脱塩素残留物とし
て排出され、さらに高温による熱分解工程(ガス化工
程)あるいは燃焼工程に導かれる。
【0012】熱分解容器内の圧力は、発生した塩化水素
ガスを該熱分解容器内から速やかに排出し、脱塩素速度
を加速するために大気圧より低い圧力に減圧するのが好
ましい。
【0013】熱分解容器から排出される脱塩素残留物中
の塩素分は約2重量%以下であり、これを燃焼させた排
ガス中にはほとんど塩素分は含まれず、燃焼残渣にも塩
素分は含まれないので、さらに金属、無機化合物などの
有用物質を回収する資源として利用することもできる。
また、この脱塩素残留物は、さらに高温で触媒存在下に
熱分解することにより灯油、軽油、ガソリン等の有用な
炭化水素化合物を回収することができる。さらに、この
脱塩素残留物を酸素又は空気で部分酸化によりガス化し
て塩素を含まない水素、一酸化炭素あるいはメタンなど
の有用なガスを生成させることもできる。
【0014】図1に本発明の1実施態様を示す。図1の
例は、熱分解炉2と循環流動層コンバスタ6との組み合
わせによりプラスチック廃棄物を処理するプロセスを示
している。この熱分解炉2は、攪拌機を有しない熱分解
容器3よりなり、側面に塩素含有プラスチック廃棄物を
投入するためのフィーダ1、底部に脱塩素残留物を排出
し、後続の循環流動層コンバスタ6に供給するための排
出機5が設けられている。さらに熱分解容器3の上部に
は熱媒体を投入する熱媒体投入口8及び塩化水素を主体
とする熱分解ガスの排出口9を有している。
【0015】塩素含有プラスチック廃棄物はフィーダ1
から、加熱媒体としての加熱用砂あるいは加熱ガスはラ
イン21から熱媒体投入口8を経て、熱分解容器3に供
給される。廃棄物と加熱媒体は熱分解容器3内を下降し
ながら混合され、廃棄物は約250〜350℃に加熱さ
れる。加熱された廃棄物は熱分解を開始し、塩化水素を
主体とする熱分解ガスは、熱分解ガス排出口9から排出
され、ライン22を経て排ガス処理工程に送られる。一
方脱塩素された熱分解残渣(脱塩素残留物)は、排出機
5により排出されガス化炉又は燃焼炉に送られる。図1
の例では、熱分解残渣は循環流動層コンバスタ6に送ら
れ、ここでプラスチックの大半が燃焼される。該コンバ
スタ6内には循環媒体として砂が使用されており、コン
バスタ6内でプラスチックが燃焼して発生する燃焼熱が
該循環媒体に伝達される。加熱された循環媒体は、熱回
収され、分離器7で金属等の残渣と分離された後、ライ
ン23からコンバスタ6に再循環される。前記熱分解炉
2に供給される加熱媒体として、循環流動層コンバスタ
6で使用される循環媒体と同一のものを使用する場合に
は、コンバスタで加熱された循環媒体の一部を、ライン
24及びライン21を経て熱分解炉2に供給するように
すれば、一層効率的なプロセスとなる。
【0016】
【実施例】以下実施例により本発明の方法をさらに具体
的に説明する。 (実施例1〜3)図1に示す構成の移動層型熱分解容器
3を使用して塩素含有プラスチック廃棄物の前処理(脱
塩素処理)試験を行った。塩素含有プラスチック廃棄物
としてポリスチレン、塩化ビニル、ガラス繊維強化ポリ
エステル樹脂及びその他不純物を含む混合プラスチック
廃棄物(塩素含有率7〜15重量%)を使用した。この
廃棄物を熱分解容器3に投入し、さらに加熱媒体として
410℃に加熱された砂を投入し、実施例3ではさらに
水酸化カルシウムを添加し、表1に示す条件で滞留時間
が約10分となるように処理して、廃棄物中の塩素含有
プラスチックの脱塩素反応により発生する塩化水素を分
離した。試験では循環流動層コンバスタ6は使用せず、
排出機5の出口残留物を分析した。
【0017】結果は表1に示すとおりで塩素含有プラス
チック廃棄物からの塩化水素除去率は79%以上であ
り、脱塩素残留物(回収率85〜93重量%)の分析結
果では、残存塩素は約1.6重量%以下であった。な
お、カルシウム化合物を添加した実施例3では、92%
の高い脱塩素率が得られたが、残渣中には金属成分の外
にカルシウムが塩素と反応して生成した塩化カルシウム
(CaCl2 )が混入していた。また、表1に示すよう
に減圧の効果が大きいことがわかる(実施例2)。
【0018】
【表1】
【0019】
【発明の効果】本発明の方法によれば、塩素含有プラス
チック廃棄物から効率よく塩素分を除去することができ
るので、残留物(脱塩素残留物)はほとんど塩素分を含
んでおらず、塩素ガスによる公害発生や装置の腐食の恐
れがなく焼却することができ、燃焼残渣にも塩素分は含
まれないので、さらに金属、無機化合物などの有用物質
を回収する資源として利用することもできる。また、こ
の脱塩素残留物は、さらに高温で触媒存在下に熱分解す
ることにより灯油、軽油、ガソリン等の有用な炭化水素
化合物を回収することができる。さらに、この脱塩素残
留物を酸素又は空気で部分酸化によりガス化して塩素を
含まない水素、一酸化炭素あるいはメタンなどの有用な
ガスを生成させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施態様を示す装置構成の概略説明
図。
【図2】各種プラスチックの熱分解における重量減少率
と温度との関係を示すグラフ。
【図3】塩化ビニル樹脂(PVC)の各温度における脱
塩素の割合と時間との関係を示すグラフ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素含有プラスチック廃棄物を処理する
    に際し、塩素含有プラスチック廃棄物を熱分解容器に投
    入し、250〜350℃の温度に加熱し、該プラスチッ
    クの熱分解により発生する塩化水素及び熱分解ガスを分
    離し、脱塩素残留物を得ることを特徴とする塩素含有プ
    ラスチック廃棄物の前処理方法。
  2. 【請求項2】 250〜350℃の温度に加熱する手段
    が、高温の熱媒体を投入する方法であることを特徴とす
    る請求項1に記載の塩素含有プラスチック廃棄物の前処
    理方法。
  3. 【請求項3】 熱分解容器内の圧力を減圧にして脱気す
    ることを特徴とする請求項1又は2に記載の塩素含有プ
    ラスチック廃棄物の前処理方法。
  4. 【請求項4】 塩素含有プラスチック廃棄物を処理する
    に際し、塩素含有プラスチック廃棄物を熱分解容器に投
    入し、250〜350℃の温度に加熱し、該プラスチッ
    クの熱分解により発生する塩化水素及び熱分解ガスを分
    離し、得られる脱塩素残留物を燃焼処理することを特徴
    とする塩素含有プラスチック廃棄物の処理方法。
  5. 【請求項5】 塩素含有プラスチック廃棄物を処理する
    に際し、塩素含有プラスチック廃棄物を熱分解容器に投
    入し、250〜350℃の温度に加熱し、該プラスチッ
    クの熱分解により発生する塩化水素及び熱分解ガスを分
    離し、得られる脱塩素残留物を触媒の存在下に350〜
    700℃の温度で熱分解し炭化水素化合物を回収するこ
    とを特徴とする塩素含有プラスチック廃棄物の処理方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013536292A (ja) * 2010-08-26 2013-09-19 アーハーデー ヴァジョンケゼルー エーエシュ タナーチャドゥー カーエフテー. Pvcおよびハロゲン含有ポリマー廃棄物を含有する他の廃棄物の熱分解のための方法
US10829696B2 (en) 2016-08-01 2020-11-10 Sabic Global Technologies B.V. Dechlorination of mixed plastics pyrolysis oils using devolatilization extrusion and chloride scavengers
WO2023172040A1 (en) * 2022-03-07 2023-09-14 Sk Innovation Co., Ltd. Refining method and device of waste plastic pyrolysis oil

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