JP2000144143A - 多段の熱分解炭化の恒温と移動との装置と溶融還元ガス化など の高温恒温と移動との装置から成る無公害型の熱分解炭化法と 溶融還元方法 - Google Patents

多段の熱分解炭化の恒温と移動との装置と溶融還元ガス化など の高温恒温と移動との装置から成る無公害型の熱分解炭化法と 溶融還元方法

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Reijiro Takahashi
礼二郎 高橋
Tomohiro Akiyama
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生活ゴミ、産業廃棄物やその他の原料を熱分
解炭素化溶融還元する時発生するガスなどを、分別除去
する方法を提供する。 【解決手段】 生活ゴミ、産業廃棄物あるいはその他資
源において含まれる水分を100℃から150℃の恒温
で除去し、有機塩素を250℃から320℃の恒温にお
いて除去し、次に有機物を400℃から550℃で炭素
・カーボン・ガス化し、更に550℃以上の高温恒温に
て処理し、再資源化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、生活ゴミ、産業廃
棄物やその他の原料を多段・熱分解炭素化溶融還元し、
その過程で発生するガスなどを恒温の移動装置によって
分別除去し、無害化するとともに、炭素、金属などの有
価資源を回収する方法およびそのシステムに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の技術は、図3に示すよう
に、ロータリー・キルンを用いたものや図4に示すよう
なストカーを用いていた。図3において、ロータリー・
キルン本体1は、電動によって回転しており、原料とし
ての生活ゴミ、産業廃棄物、あるいはその他の原料2
は、装入口3より投入される。直接加熱としての昇温バ
ーナー4あるいは間接加熱管5によって加熱されてい
た。投入された原料2は回転しながら移動し、排出口6
より炭化物として排出される。この昇温炭化の過程で、
原料より発生した水蒸気のガス、あるいは石化系のガ
ス、例えば一酸化炭素ガス、水素ガス、メタンガスなど
は、混合状態で排気口7より排出されていた。
【0003】
【発明が解決しようとするする課題】従来の炭素・カー
ボン化の方法では、発生するガスが混合状態となってい
るため、その後のガスの用途やガスの処理に重大な問題
があった。特に炭素化への昇温過程が一つのロータリー
・キルンあるいはストカーなどの組合せで行われるた
め、その装置の内での恒温状態や恒温室が無かった。そ
のため、各温度で発生するガスが混合し、分離して排出
される事が出来なかった。
【0004】また、200℃から350℃の有機塩素が
発生する状態のみで恒温化しその塩素のみをガス化して
いないため、これまでは他のガスと混合し、次の過程で
燃焼したりすると、有害なダイオキシン発生の原因とな
っていた。
【0005】また、炭素化の温度が400℃から450
℃であったため、有機塩素は飛散するが、しかし無機塩
素は残留するという重大な問題があった。
【0006】更に、重金属やセラミックやガラスなど
も、400℃から500℃ではそのまま残存した炭素・
カーボン化物になるという問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、これらの従来
の問題点を鑑み、図1に示す如く水分を水蒸気ガス化さ
せる含有水分除去過程に対応する100℃から150℃
にした恒温移動装置1、有機塩素をガス化させる含有有
機塩素除去過程に対応する250℃から320℃に恒温
した恒温移動装置2、有機物を炭素・カーボン化させる
中低温炭化過程に対応する400℃から550℃に恒温
化した恒温移動装置3、更に無機塩素や重金属やセラミ
ックあるいはガラスをガス化溶融させる高温無害化過程
に対応する550℃以上の高温恒温化された高温恒温移
動装置4、5を用いる。投入される原料はこの順に通過
することが必須である。炭化装置を上記4つの独立した
過程に分割することを第一の特徴とする。本来原料に含
まれている水分、有機塩素、炭素・カーボン化物、更に
は550℃以上の高温で無機塩素、重金属、セラミック
やガラスなどをそれぞれの注出すべき温度において恒温
の移動装置によって分別注出する。上記4つの独立過程
に対応した装置が不活性雰囲気下で連結されていること
を第二の特徴とする。4つの独立過程の全てまたは少な
くとも2つ以上の過程が同一装置内で実現されるような
装置を不活性雰囲気下で連結した装置でもよいことを第
三の特徴とする。本発明を実施するに当たって、装置の
全体あるいは一部に用いる設備は従来から利用されてい
る炭化装置類を利用することができる。単一槽炭化装置
であれば一過程に対応する装置として、複数槽を持つ装
置であれば複数過程に対応する装置として利用できる。
一過程に対応する装置が複数設置されることも差し支え
ない。キルン方式やコンベア方式の炭化装置類のように
原料が連続的に運ばれるような装置にあっては、原料の
搬送経路を区分して4つの過程の複数に対応させること
もできる。この際には、各過程で生じる水蒸気、塩素ガ
スおよびその他のガスが混合しないように各過程の間は
十分な距離が採られ、十分な排気が行われるように設計
されればよい。本発明の実施に当たっては、必要な公的
技術を利用できる。含有水分除去過程は100℃以上1
50℃未満で行われることが必要である。80℃未満で
は水分除去が不十分となり、150℃以上では一部の有
機分子や塩素が気化してダイオキシン等の生成の原因と
なる恐れがあるので不適である。含有水分除去過程は不
活性雰囲気下で行われることが望ましいが、その後の過
程に送られる前に十分な排気と置換によって不活性雰囲
気にされるなれば、必ずしも不活性雰囲気である必要は
ない。含有塩素類除去過程は250℃から320℃未満
の不活性雰囲気下で行われることが必要である。250
℃未満では有機化合物中の塩素の離脱速度が遅く、脱塩
素が不十分になる。320℃以上では有機分子の分解は
促進されて離脱した塩素と結びついてダイオキシン形成
の恐れが増すので不適である。塩素の離脱速度が有機分
子の分解速度よりも十分に速く安全性の確保できる温度
範囲として250℃以上320℃未満が守られることが
必要である。中低温炭化過程は400℃以上550℃未
満の不活性雰囲気下で行われる。400℃未満では炭化
速度が遅く経済効率的および装置の連続操業上不適にな
る。550℃以上では脱塩素過程でも離脱しなかった無
機塩素化合物の分解が始まって塩素ガスが生じ始めるの
で、ダイオキシンなどの有害物が形成される恐れがあ
る。無機塩素化合物類の多くはその分解温度が700℃
程度以上であるので、中低温炭化過程の温度はこれより
十分低く、かつ、十分な炭化速度が得られる400℃以
上550℃未満が適している。高温無害化過程は550
℃以上で行われる。550℃未満ではダイオキシン合成
の可能性が排除できず不適である。この過程において
は、生成した炭素の燃焼を許容するのであれば不活性雰
囲気であることを必要としない。炭素資源の回収を図る
のであれば不活性雰囲気下で行われることが望ましい。
この過程の設定温度は550℃以上であって、含まれる
有害物が分解されるか溶融分離されるに十分な温度であ
ればよい。炭素資源の回収を目的としない場合には、こ
の過程は焼却炉あるいは溶融炉類によって置き換えるこ
とができる。生成した炭素を燃料として利用する場合も
同様である。本発明による装置は、上記適正温度間の短
時間通過を許容する。本発明による装置では、各過程を
経た材料の冷却・保管と次の過程への事後の投入を許容
する。廃棄または再利用に際して安全性の確保できるこ
とが自明であるような原料を投入する際には、過程の一
部を省略してもよい。
【0008】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。図1においては、恒温移動装置は、
ロータリー・キルン方式によって説明したが、この恒温
移動装置はバスケットコンベア方式、トンネルとコンテ
ナトロッコ方式、堅型炉方式、パイプコンベア方式でも
よい。図2において、メタリック・振動コンベア方式に
よる恒温移動装置の本発明を説明する。原料2は装入口
3より装入され、メタリック・振動コンベア方式による
恒温移動装置1に移動し、ここでは空気や酸素を置換す
るために窒素Nガスなどの不活性ガスやCOガスやC
ガスなどによって置き換えられて、水分が100℃
に昇温されて水蒸気化され、ほとんどの水分がガス化し
排出される。
【0009】ほとんど脱水された原料はメタリック・振
動コンベアによって、次のメタリック・振動コンベアの
恒温移動装置2に移動される。この装置内も、不活性ガ
スやCO、COなどのガスによって酸素を追い出し、
原料が酸化しないようになっており、ここではさらに昇
温され、原料は250℃から320℃の温度状態で恒温
化され、原料中の有機塩素を排出させる。この様に有機
塩素はほとんど酸素と触れることが無いため、ダイオキ
シンなどの有害物を生成させない。
【0010】ほとんど、脱水され、脱塩素された原料
は、メタリック・振動コンベアによって次のメタリック
・振動コンベアからなる恒温移動装置3に移動される。
この恒温移動装置は、ロータリー・キルンなどの他の装
置でも可能である。ここで原料は、更に400℃から5
50℃に恒温され、原料は炭素・カーボン化する。
【0011】炭素・カーボン化された原料には、無機塩
素や金属やガラスやセラミックが混合して残存している
ので、メタリック・振動コンベアにて次の高温多段恒温
移動装置1に移動され、不活性ガスもしくは還元ガス雰
囲気にて、例えば、550℃の高温恒温下で、無機塩素
もガス化する。
【0012】更に次の高温多段恒温移動装置2に移動さ
れ、不活性ガスもしくは還元ガスの雰囲気にて高温で、
残存する金属もしくはガラスを還元もしくは溶融して注
出する。例えば、高温恒温移動装置5を1080℃から
1100℃に恒温化し、残存している銅の金属を注出す
る。
【0013】図5に、本発明によって得られた恒温によ
る中低温炭化カーボン方法の結果を示す。図中、水分除
去には100℃から150℃の恒温領域が適してい
る。100℃以下では水分の除去率が悪く、150℃以
上となると塩素が発生する。塩素除去には250℃から
320℃の恒温領域が適している。250℃以下では
塩素の除去率が悪く、320℃以上ではダイオキシン生
成の恐れが高まる。中低温炭素・カーボン化は400℃
から550℃の恒温領域が適している。400℃以下
では未分解の有機塩素によるダイオキシン生成の可能性
が残る。550℃以上では無機塩素の分解によって再び
ダイオキシン生成の可能性が生じる。これが本発明での
多段の熱分解ガス化と炭素・カーボン化の恒温装置の特
徴の一つである。更に高温恒温方法として、図5中の5
50℃以上の高温恒温領域が無機塩素の分解に適した
範囲であるこを発見し、それを特徴とする装置並びに方
法である。即ち、本発明は恒温領域の有機塩素の分解
が始まらない温度で、先ず水分を除去し、恒温領域の
有機塩素が分解を始め、塩素と反応してダイオキシンを
生成する温度以下で、有機塩素が効率的かつ選択的に除
去できる温度範囲で有機塩素を除去する。これにより、
ダイオキシンの生成を妨げる。また、恒温領域で有機
物が熱分解ガス化し、かつ無機の塩素化合物が分解を始
めない温度範囲で炭素・カーボン化させて、ダイオキシ
ンの生成の防止を図ることが特徴の一つである。更に高
温恒温領域において、無機塩素が十分に分解する高温
度550℃以上で、高温処理(溶融ガス)し、無害化す
る。この高温恒温領域において、中低温の炭素・カーボ
ン中に残存する金属やセラミックスやガラスを高温処理
することを特徴とする方法である。
【0014】図6に恒温の時間に対する本発明の結果を
示す。各領域ともに5分以上を恒温、即ちその領域範囲
に保つことによって除去はほとんど進む。従って、本発
明でのその領域範囲での恒温時間は、5分以上保持する
ことを特徴とする。
【0015】この様な多段の高温恒温移動装置は、生活
ゴミや産業廃棄物やその他の原料による投入する原料の
成分によって、すなわちメタルの種類やガラスやセラミ
ックの種類とその物性によって、多段の数を設定するこ
とができる。
【0016】この多段恒温移動装置を通過した炭素・カ
ーボンには残存異物値が少ない、すなわち純粋な炭素・
カーボン化しており、これに水蒸気をかけることによっ
て活性炭を生成させることも出来る。
【0017】図7に本発明による総合的プロセスの一例
を示す。図中、水分14は本発明によって恒温領域の
100℃から150℃で除去された水分を示し、塩素1
5は恒温領域の250℃から320℃で除去された塩
素を示し、炭素・カーボン9は400℃から550℃に
おいて得られた中低温の炭素・カーボンを示す。ミニ高
炉5においては、550℃以上の高温恒温装置として、
炭素・カーボン9に含まれている金属、ガラス、セラミ
ックスを還元溶融する高温恒温装置を示す。
【0018】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0019】生活ゴミ、産業廃棄物やその他の原料を多
段・熱分解炭素化溶融還元する時発生するガスなどを、
恒温の移動装置によって分別除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明一実施例のロータリー・キルン方式によ
る恒温移動装置の模型的部分断面図である。
【図2】本発明一実施例のメタリック・振動コンベア方
式による恒温移動装置の模型的部分断面図である。
【図3】従来の一般的なロータリー・キルン方式による
熱分解炭素化溶融装置の模型的図である。
【図4】従来の一般的なストーカー方式による熱分解炭
素化溶融装置の模型的図である。
【図5】除去率と温度との相関関係図を示す。
【図6】除去率と恒温時間との相関関係図を示す。
【図7】本発明一実施例の炭化装置を高炉に直結させた
プロセスの模型的部分断面図である。
【符号の説明】
1 本体 2 原料 3 装入口 4 昇温バーナー 5 間接加熱管 6 排出口 7 排気口
フロントページの続き (72)発明者 高橋 礼二郎 宮城県仙台市泉区虹の丘1−13−34 (72)発明者 秋山 友宏 宮城県仙台市青葉区赤坂2−1−19 (72)発明者 久米 正一 大阪府箕面市箕面8−11−35−102 Fターム(参考) 4D004 AA03 AA46 AB01 AB06 CA26 CA29 CA37 CB05 DA03 DA06 DA09 4G046 CA00 CC02 CC03 CC09 4H012 HB03 HB04

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生活ゴミ、産業廃棄物やその他の原料を
    炭素・カーボン化させる過程で、水分除去のために10
    0℃から150℃未満の恒温状態領域あるいは恒温室を
    設け、次に塩素除去のために250℃から320℃未満
    の恒温状態領域あるいは恒温室を設け、次に中低温炭化
    のために400℃から550℃未満の恒温状態領域ある
    いは恒温室を設けて成る多段の熱分解炭素化方法。
  2. 【請求項2】 原料を炭素化する炭化装置において、無
    酸素状態に近い独立した含有水分除去過程、含有有機塩
    素類除去過程、および中低温炭化過程を持つ炭化装置で
    あって、含有水分除去が100℃から150℃未満で行
    われ、含有有機塩素類除去が250℃から320℃未満
    で行われ、中低温炭化が400℃から550℃未満で行
    われる炭化装置であり、投入された原料がこの順に通過
    し、少なくとも含有有機塩素類除去と中低温炭化が無酸
    素状態に近い不活性雰囲気下で行われるようにした炭化
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の3つの過程に対応する独
    立した過程または装置が無酸素状態に近い不活性雰囲気
    下において連結された請求項1記載の炭化方法および請
    求項2記載の炭化装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の3つの独立過程の内少な
    くとも2つ以上が同一の装置内において実現されるよう
    な単一または複数の装置を無酸素状態に近い不活性雰囲
    気下で連結した請求項1記載の炭化方法および請求項2
    記載の炭化装置。
  5. 【請求項5】 400℃から550℃未満の中低温で熱
    分解炭素・カーボン化された材料を、さらに550℃よ
    りも高温で、一定の特定する温度の高温恒温状態あるい
    は還元溶融炉を設けて、高温の多段・熱分解炭素化溶融
    還元する方法。
  6. 【請求項6】 400℃から550℃未満の中低温で熱
    分解炭素・カーボン化された材料中に残存するセラミッ
    ク、ガラス、金属、無機塩素などを、そのそれぞれの熱
    分解やガス化や溶融や還元される高温の温度と雰囲気で
    制御コントロール高温処理するシステム方法。
  7. 【請求項7】 請求項1及び請求項2に記載された装置
    を高炉やスメルティングな溶融炉に直接に結びつけた装
    置と方法。
  8. 【請求項8】 請求項1及び請求項2に記載された装置
    より発生する水及び水蒸気あるいは炭素及び水素系のガ
    スあるいはその他の発生するガスを高炉やスメルティン
    グな溶融炉のシャフトや羽口より吹き込む方法。
  9. 【請求項9】 請求項1及び請求項2に記載された原料
    で、汚泥などの水分を20%以上含んだ高水分な生活ゴ
    ミや産業廃棄物、あるいは油分や化学成分の液体を含ん
    だ生活ゴミや産業廃棄物を、高炉やスメルティングな溶
    融炉に装入し直接熱分解ガス化させる方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002166245A (ja) * 2000-12-04 2002-06-11 Kangen Yoyu Gijutsu Kenkyusho:Kk Pcbや廃液や廃油など、有害物質とそれを含んだ装置の直接溶融処理法
KR100730130B1 (ko) * 2005-05-16 2007-06-19 삼성에스디아이 주식회사 플라즈마 디스플레이 패널
JP2011067800A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Ihi Corp 廃棄物の熱分解処理方法及び装置

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