JP2000051817A - 塩化ビニール樹脂を含む有機性廃棄物のリサイクル法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多量の塩化ビニール樹脂（塩化化合物）を含
む廃棄物を未分別状態のまま部分酸化法によりガス化し
資源化する方法において、多量の塩化ナトリウムを含む
洗浄水を逆浸透膜によって淡水処理する。 【解決手段】 有機性廃棄物を未分別状態のまま直接ガ
ス化装置に供給して部分酸化法によりガス化して塩化水
素を含んだ合成ガスを得ると共に、ガスをスクラバーに
送りＮａＯＨの入った洗浄水と気液接触させてガス中の
塩化水素を中和除去し、塩化水素ガスを含まない合成ガ
スを得ると同時にスクラバーから出た水を一部ブローダ
ウンし、逆浸透膜設備ニ送り、ＮａＣｌの少ない淡水と
濃縮塩水に分離した後、該濃縮塩水はイオン交換膜また
は隔膜法にて電解処理するとともに淡水は循環水として
スクラバーにリサイクルする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塩化ビニールなど
有機塩素化合物を含む廃棄物を処理し資源化するリサイ
クル技術に関するもので、特に塩化ビニールなどの有機
性廃棄物の部分酸化により塩化水素を含む合成ガスを製
造し、副生する塩化水素を効率的に処理する塩化ビニー
ル樹脂を含む有機性廃棄物のリサイクル法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】塩化ビニールなどの有機塩素化合物が廃
棄物に含まれる場合、廃棄物を処理し資源化するリサイ
クル技術は、処理の過程で塩化水素が発生し、装置の腐
食やダイオキシンの問題があり各種の対策が取られてい
る。例えば、廃プラスチックの油化技術では、前処理で
塩化ビニールを分離するか、または熱分解により脱塩化
水素処理した後、塩素を含まない状態で油化処理が行わ
れている。また、製鉄高炉への廃プラスチック使用技術
においても、同様な脱塩化水素処理後に製鉄高炉に投入
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述したように油化技
術および製鉄高炉への塩化ビニール含有廃プラスチック
使用技術では前処理として塩化ビニールを分離するか、
または熱分解により脱塩化水素処理した後に処理リサイ
クルが行われる。このような前処理に要するコストは再
資源化コストのかなりの部分を占め、未分別状態での再
資源化技術が望まれる。本発明はガス化により未分別状
態での再資源化を行うものである。この場合、塩化ビニ
ールなど有機塩素化合物を含む廃棄物を未分別状態のま
ま部分酸化しガス化すると塩化水素を生成するが、ガス
中の塩化水素は腐食性が高いためアルカリを含んだ水で
生成ガスを中和除去することとなるが、中和により生成
する塩酸のアルカリ塩（塩化ナトリウム）は腐食性が大
きく、溶解度にも限界があり、極力洗浄水中に蓄積させ
ぬように系外に排出する必要がある。従って、多量の塩
化ビニール樹脂（塩素化合物）を含む廃棄物を部分酸化
法によりガス化し資源化リサイクルする場合は、多量の
塩化ナトリウムを含む洗浄水の処理が必要となる。この
時、水を排水として公共水域に流すにはＣＯＤ除去を中
心とした廃水処理が必要であるとともに、それに見合う
多量の補給水が必要となるため好ましい方法ではない。

【０００４】一方、蒸発により塩（ＮａＣｌ）を晶析、
分離し水をリサイクルする方法は大部分の水を蒸発させ
るため、多量の熱エネルギーが必要である。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は多量の塩化ビニール樹脂（塩素
化合物）を含む廃棄物を未分別状態のまま部分酸化法に
よりガス化し資源化する方法において、多量の塩化ナト
リウムを含む洗浄水を逆浸透膜によって淡水化処理する
ようにした塩化ビニール樹脂を含む有機性廃棄物のリサ
イクル法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第１の発明では、塩化ビニールその他
の含塩素系樹脂を多量に含む有機性廃棄物を未分別状態
のまま直接ガス化装置に供給して部分酸化法によりガス
化し、水素、一酸化炭素、炭酸ガス、水を主成分とする
合成ガスに有機塩素化合物の分解により生成した塩化水
素を含んだ合成ガスを得るとともに、該ガス化装置を出
たガスをスクラバーに送りＮａＯＨ等の塩基の入った洗
浄水と気液接触させてガス中の塩化水素を中和除去し、
塩化水素ガスを含まない合成ガスを得ると同時に該スク
ラバーを出た水を該スクラバーに気液接触用の循環水と
して大部分をＮａＯＨなどの塩基を添加後リサイクルす
るとともに、一部の洗浄水については塩化ナトリウム濃
度を０．１から１％に保持するためにブローダウンさせ
るようにし、ブローダウンした水を逆浸透膜設備に送
り、ＮａＣｌの少ない淡水と濃縮塩水に分離した後、当
該淡水は循環水としてスクラバーにリサイクルするとと
もに、濃縮塩水はイオン交換膜法または隔膜法にて電解
処理するようにした。

【０００７】また、第１の発明に係る第２の発明では、
前記濃縮塩水をイオン交換膜法または隔膜法によって電
解処理し、該電解処理によって得られたアルカリ水溶液
を循環水に混合させて循環使用するようにし、第１の発
明に係る第３の発明では、前記濃縮塩水をイオン交換膜
法または隔膜法によって電解処理し、陽極より塩素ガス
を生成させるとともに陰極より水素ガスを生成させた
後、電解後の分解液を塩化水素中和用のアルカリ水溶液
として循環使用するようにした。さらに、第１の発明に
係る第４の発明では、ガス化装置で得られた合成ガスを
アンモニア、メタノール、オキソ合成などの原料源また
は燃料源としてリサイクルするようにした。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る塩化ビニー
ル樹脂を含む有機性廃棄物のリサイクル法を図１を用い
て詳細に説明する。

【０００９】図１は本発明による塩化ビニール樹脂を含
む有機性廃棄物のリサイクル法のブロック図である。

【００１０】以下、図１について詳細に説明する。ま
ず、処理対象原料は塩化ビニールなど有機塩素化合物１
０を多量に含む有機性廃棄物であり、発熱量が３０００
Ｋｃａｌ／Ｋｇ程度かまたはそれ以上のものである。な
お、発熱量が低い場合は石炭などと併用することにより
原料とすることができる。各所から収集された未分別状
態にある有機固形分を含む廃棄物１０の前処理を行なっ
た後、ガス化工程に供給するようにしている。特に本発
明では、塩化ビニールその他の含塩素系樹脂を多量に含
む廃棄物１０が前処理工程に供給される。

【００１１】前処理工程では、基本的に未分別状態にあ
る塩化ビニールその他の含塩素系樹脂を多量に含む廃棄
物１０を処理する場合、再資源可能な鉄、アルミニウ
ム、ガラス等の有用物を含んでいる場合には、最初にこ
れを回収するとともに、ガス化設備の連続運転のために
固形廃棄物を搬送可能な程度まで破砕する必要がある。
このための前処理手段が設けられており、この前処理手
段は有用物の分離装置と破砕装置から構成される。

【００１２】したがって、この前処理手段では、未分別
状態にある有機固形物を含む固形廃棄物１０を風篩の原
理により不燃物と可燃物とに分離するか、あるいは液体
サイクロンを用い、破砕物中に含まれる不燃物の比重差
を利用して再資源可能な鉄、アルミニウム、ガラス等の
有用物を回収するようにしている。なお、液体サイクロ
ンを用いた分離装置の場合は、有機性廃棄物１０が水で
濡れた状態を呈しているため、後述するスクラバー３０
から出るガスの一部を乾燥用に戻すとともに、濡れた状
態の有機性廃棄物１０をガスの顕熱を利用して乾燥する
ようにしてもよい。

【００１３】このような前処理手段で粉砕処理された有
機性廃棄物１０を未分別状態のまま図示を省略したロッ
クホッパーを介してガス化設備２０に供給されるように
なっている。ここでいうガス化設備２０としては、固定
床、流動床、噴流床、溶融床ガス化設備のいずれかを用
いても有機性廃棄物１０のガス化は可能であり、塩化ビ
ニール樹脂などの有機塩素化合物を含む廃棄物１０の部
分酸化反応により、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏなどよ
り成る合成ガスを得ることができる。この時、塩化ビニ
ール樹脂などの有機塩素化合物より塩化水素ガスが発生
する。

【００１４】生成ガスの発熱量は有機性廃棄物１０の発
熱量より例えば１４００℃まで加熱し、ガス化に要した
熱量を引いたものとなる。この場合、冷ガス効率（冷ガ
ス効率とは、生成ガスの発熱量／原料廃棄物の発熱量を
意味する）が高く再資源化の意義があるようにするため
には、少なくとも有機性廃棄物１０の発熱量はガス化に
要する熱量の３倍程度かまたはそれ以上が好ましい。な
お、有機性廃棄物１０の燃焼生成物は概略、水、ＣＯ２
および土などから構成されるが、これらの有機性廃棄物
１０の燃焼生成物を０℃から１４００℃まで加熱するに
要する熱量は概略下記のとおり。 水（液体 → ガス） １２９４Ｋｃａｌ／Ｋｇ ＣＯ２（ガス → ガス） ３９６Ｋｃａｌ／Ｋｇ 土（固体 → 液体） ３５０Ｋｃａｌ／Ｋｇ

【００１５】なお、有機性廃棄物１０の場合、水が多量
に含まれるために全体として発熱量の小さいものが多
く、これを仮に１４００℃まで加熱するに要する熱量は
多くの場合、１０００Ｋｃａｌ／Ｋｇ程度と想定される
ため、前述した３０００Ｋｃａｌ／Ｋｇが目安となる。
含水有機性廃棄物１０をガス化処理する場合、事前に有
機性廃棄物１０の含水率を低下するため、乾燥して発熱
量を増加することも有効である。

【００１６】ガス化設備２０で発生した合成ガスにはカ
ーボンおよび塩化ビニールなどの有機化合物より生成し
た塩化水素ガスが含有されている。このため、スクラバ
ー底部から導入された合成ガスとスクラバー上部から導
入された水とを向流接触させガス中に含まれるカーボン
および塩化水素を除去するようになっている。この場
合、前記水側には苛性ソーダを加えておき、ガス中の塩
化水素を中和し、塩化ナトリウムとして固定するのであ
る。

【００１７】スクラバー３０を出た塩化ナトリウムを含
有する水は洗浄水ライン６０を通って洗浄水の処理工程
に送られるが、この場合、スクラバー３０を出た水は常
圧まで多段により減圧し、スチームを回収した後シック
ナー４０に入り、このとき同伴するスラグ、カーボンな
どを沈降分離するのである。この後シックナー４０の上
澄液に中和用のＮａＯＨを添加したものを循環水とし、
循環水ライン７０を介してスクラバー３０に循環され
る。塩化水素ガスを苛性ソーダで中和して得られた塩化
ナトリウム水溶液は高濃度、高温の条件下では腐食性が
大きいという特性を有する。

【００１８】このため、シックナー４０からスクラバー
３０に送給する洗浄水中の塩化ナトリウム濃度を、例え
ば０．５％に保つため循環水の一部を抜き出すが、有機
廃棄物中に塩化ビニール樹脂が多量に含まれる場合は抜
き出す水量が非常に多くなる。例えば、塩化ビニール樹
脂（純度１００％）を１０トン／日処理する場合、塩化
ナトリウムの生成量は、９．３６トン／日となり、洗浄
水中の塩化ナトリウム濃度を０．５％とするには、１８
７２トン／日の水を抜き出す必要がある。

【００１９】ブローダウンされた循環水は、排水量を削
減するために逆浸透膜法を用いた逆浸透膜設備５０で淡
水化を行って大部分の排水を循環利用可能なようにリサ
イクルするのである。逆浸透膜設備５０は前処理工程と
淡水化工程とに分けられる。前処理工程では、通常逆浸
透膜の耐熱性が４５℃程度であるため、予めブローダウ
ンした循環水を冷却塔で３５〜４０℃まで冷却するので
ある。なお、洗浄水中にはスラグ、カーボンなどの微粒
子が少量含まれているので精密濾過により除去する。

【００２０】前処理した水（塩分０．５％、５０００ｍ
ｇ／ｌｉｔ含有）を４０Ｋｇ／ｃｍ ²Ｇ程度まで加圧し
逆浸透膜を浸透させるのである。逆浸透膜としては、含
塩水の淡水化用に市販されているものを使用する。この
処理により塩分（ＮａＣｌ）３００ｍｇ／ｌｉｔ程度の
淡水が得られ、この淡水を循環ライン７０に戻されるの
である。循環水を逆浸透膜設備５０で処理した場合に得
られる濃縮塩水は５％（５０，０００ｍｇ／ｌｉｔ）程
度の濃度（１０倍濃縮）で次工程の電気分解手段８０に
送給される。

【００２１】図１に示すごとく、濃縮塩水１００の全部
が電気分解手段８０に送給され電解反応に供される。こ
こで、濃縮塩水１００は電気分解手段８０で、陽極より
塩素ガスを分離し、苛性ソーダを含む水溶液に電解し、
中和用のアルカリ液として洗浄水中にリサイクルされる
のである。ここで、電解は以下の２方法の何れかで行
う。

【００２２】まず、イオン交換膜法による電解を図２を
用いて説明する。電気分解手段８０として、イオン交換
膜８２を用いた電解装置８１では、電解装置８１を構成
する陽極室８３に導入された濃縮塩水１００は陽極８４
で電極反応により塩素ガスを生成するとともに、例えば
Ｎａイオンのようなアルカリ金属がイオン交換膜８２を
通って陰極８５を有する陰極室８６に移動する。このよ
うにして塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が除かれた陽極室
８３内の残液（濃縮塩水１００より大部分の塩素イオン
が除かれた液）はリターン配管８７を通って陰極８５を
有する陰極室８６に導入される。

【００２３】陰極８５では、電極反応により水素イオン
より水素ガスが生成し、水酸イオンが陽極室８３に残留
する。上述したごとく陽極室８３よりアルカリ金属（Ｎ
ａ）イオンがイオン交換膜８２を通って陰極室８６に入
るので、塩基（ＮａＯＨ）が生成し、陰極室８６の出口
から電解液としての循環アルカリ水８８が排出されて、
これを洗浄水中にリサイクルするのである。

【００２４】一方、図３を用いて隔膜法による電解装置
について説明する。隔膜法を用いた電解装置９０では、
当該電解装置９０を構成する陽極室９１に導入された濃
縮塩水１００は陽極９２により塩素ガスを生成する。残
液（濃縮塩水１００より大部分の塩素イオンが除かれた
液）は隔膜９３を透過して陰極室９４に移動するが、こ
のとき陰極室９４にて陰極９５により水素ガスを生成し
た後の循環アルカリ水溶液１１０は陰極室９４の出口か
ら排出され、循環アルカリライン１０５から循環ライン
を通って、スクラバー３０へ送給される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明ではつぎのような利点がある。すなわち、 塩化ビニールなどの有機塩素化合物を含む廃棄物を
ダイオキシン生成の問題を生じることなく再資源化でき
る。 塩化ビニールなどの有機塩素化合物を含む廃棄物を
未分別状態のままガス化処理し、合成ガスにリサイクル
できる。 従来のように、大量の中和排水が生じることがな
く、排水を少なくすることができる。 市販の苛性ソーダは輸送のため３０％程度の電解生
成物を４８％程度に濃縮するが、本発明では電解により
製造したアルカリ水溶液をそのまま使用するので濃縮輸
送に要するエネルギー不要で、結果的に温室効果ガス排
出も削減できる。 副生物として水素ガスが得られるとともに塩素ガス
もリサイクルできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による塩化ビニール樹脂を含む有機性廃
棄物のリサイクル法のブロック図である。

【図２】イオン交換膜による電解装置を用いて濾液を電
解処理するようにしたシステムブロック図である。

【図３】＾隔膜による電解装置を用いて濾液処理するよ
うにしたシステムブロック図である。

【符号の説明】

１０ 塩化ビニール含有有機性廃棄物 ２０ ガス化設備 ３０ スクラバー ４０ シックナー ５０ 逆浸透膜設備 ６０ 洗浄水ライン ７０ 循環水ライン ８０ 電気分解手段 ８１ 電解装置 ８２ イオン交換膜 ８３ 陽極室 ８４ 陽極 ８５ 陰極 ８６ 陰極室 ８７ リターン配管 ８８ 循環アルカリ水 ９１ 陽極室 ９２ 陽極 ９３ 隔膜 ９４ 陰極室 ９５ 陰極 １００ 濃縮塩水 １０５ 循環アルカリライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA03 GA07 GA17 KA02 KA12 KA72 KB11 KB13 KB19 PB12 PB27 PB28 PC80 4F074 AA35L EA09 EA24 EA26 EA52 EA68

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩化ビニールその他の含塩素系樹脂を多
   量に含む有機性廃棄物を未分別状態のまま直接ガス化装
   置に供給して部分酸化法によりガス化し、水素、一酸化
   炭素、炭酸ガス、水を主成分とする合成ガスに有機塩素
   化合物の分解により生成した塩化水素を含んだ合成ガス
   を得るとともに、該ガス化装置を出たガスをスクラバー
   に送りＮａＯＨ等の塩基の入った洗浄水と気液接触させ
   てガス中の塩化水素を中和除去し、塩化水素ガスを含ま
   ない合成ガスを得ると同時に該スクラバーを出た水を該
   スクラバーに気液接触用の循環水として大部分をＮａＯ
   Ｈなどの塩基を添加後リサイクルするとともに、一部の
   洗浄水については塩化ナトリウム濃度を０．１から１％
   に保持するためにブローダウンさせるようにし、ブロー
   ダウンした水を逆浸透膜設備に送り、ＮａＣｌの少ない
   淡水と濃縮塩水に分離した後、当該淡水は循環水として
   スクラバーにリサイクルするとともに、濃縮塩水はイオ
   ン交換膜法または隔膜法にて電解処理するようにした塩
   化ビニール樹脂を含む有機性廃棄物のリサイクル法。
2. 【請求項２】 前記濃縮塩水をイオン交換膜法または隔
   膜法によって電解処理し、該電解処理によって得られた
   アルカリ水溶液を循環水に混合させて循環使用するよう
   にした請求項１記載の塩化ビニール樹脂を含む有機性廃
   棄物のリサイクル法。
3. 【請求項３】 前記濃縮塩水をイオン交換膜法または隔
   膜法によって電解処理し、陽極より塩素ガスを生成させ
   るとともに陰極より水素ガスを生成させた後、電解後の
   分解液を塩化水素中和用のアルカリ水溶液として循環使
   用するようにした請求項１記載の塩化ビニール樹脂を含
   む有機性廃棄物のリサイクル法。
4. 【請求項４】 ガス化装置で得られた合成ガスをアンモ
   ニア、メタノール、オキソ合成などの原料源または燃料
   源としてリサイクルするようにした請求項１記載の塩化
   ビニール樹脂を含む有機性廃棄物のリサイクル法。