JP2001335659A - 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にＮａＯＨを添
加してスクラバーに循環水としてリサイクルし、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
ダウンした希薄濃度の塩水を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
性廃棄物を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。

【０００４】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。一方、蒸発により塩（Ｎ
ａＣｌ）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、濃度の低い塩化
ナトリウムを含む多量の洗浄水の処理が必要であること
から、希薄塩水をガラス繊維隔膜を用いた隔膜式電解槽
で電解処理し、希薄塩水中の塩素イオンを塩素ガスとし
て系外に排出し、電解液をアルカリ水溶液として洗浄水
中にリサイクル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
ラバーを出た水に塩基を添加後循環水としてスクラバー
に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、ブローダウンした希薄濃度
の塩水を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、
前記希薄濃度の塩水を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。

【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と図
２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、図２は隔
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。

【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、工業
的に実施されているガス化設備、例えば固定床、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を１２００〜
１５００℃（例えば１４００℃）の高温度の条件下で、
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３０の底部から導入された合成ガスとスクラバー３０
の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水溶液を加えて
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
澄液に中和用の苛性ソーダ（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３
０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。また、循環水
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、図示を省略した精密濾過器により除去するので
ある。こうして前処理された循環水は次の電解装置９０
に送給されるのである。

【００１９】一方、スクラバー３０を出たガスは、Ｈ
２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏなどに成る合成ガスであり、
オキソ合成、アンモニア合成、メタノール合成の原料ま
たは複合発電の燃料としてリサイクルできる。

【００２０】つぎに、図２を用いて隔膜法による電解装
置９０について説明する。前処理を行った希薄濃度の塩
水は電解装置９０で、陽極９２より塩素ガスを分離し、
苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を含むアルカリ水溶液１１０に
電解し、中和用のアルカリ液としてシックナー４０から
スクラバー３０に循環する循環水に混合されてリサイク
ルされるようになっている。

【００２１】隔膜９３には硼珪酸ガラス繊維より成る濾
布または濾紙を用いる。隔膜法を用いた電解装置９０で
は、隔膜９３により電解槽を陽極室９１と陰極室９４に
分けられている。当該電解装置９０を構成する陽極室９
１に導入されたブローダウン水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１
０５から循環水ライン７０を通って、スクラバー３０へ
送給される。

【００２２】なお、イオン交換膜法による電解も技術的
には可能であるが、イオン（カチオン）交換膜の目詰ま
りを防ぐため、排水中から２価の金属イオンをほぼ完全
に取り除く必要があり、その操作に多額の費用がかか
り、現実的ではない。また、隔膜には従来からアスベス
トが使用されているが、アスベストは環境問題を引き起
こす物質であり、好ましくない。フッ素樹脂の隔膜も電
解隔膜として使用されているが、実施例に示すように、
希薄の食塩水を電解する場合は、硼珪酸ガラス繊維より
成る隔膜を用いた方が、電流効率、電位差とも性能が優
れているのである。

【００２３】［実施例］図３に希薄食塩水を電解するた
めの小型の電解装置９０のを示す。電解槽は塩化ビニー
ル製であり、陰極室９４と陽極室９１は共に容積が４５
０ｍｌ程度である。陽極９２には金網状の酸化イリジウ
ム被覆チタン電極０．３ｄｍ２が用いられており、陰極
９５には金網状のニッケル電極０．３ｄｍ２が用いられ
ている。ここで陰極９５または陽極９２と隔膜９３との
距離は３ｍｍとなっている。

【００２４】実施例に示す電解装置９０では、下記に示
すような２種類の材質の隔膜９３を用いてテストを行っ
た。すなわち、その一つはガラス繊維製隔膜であり、他
の一つはフッ素樹脂製隔膜のものである。この２つの隔
膜９３の性能の比較を表１に示す。 表１ 隔膜の性能比較

【００２５】今回のテストでは、ガラス繊維製隔膜とし
ては極微細な硼珪酸ガラス繊維で作られたシート状のフ
イルタのものを使用した。また、フッ素樹脂製隔膜とし
ては、４弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を原料とするシ
ート状のフイルタのものを使用した。

【００２６】以上説明した電解装置９０を用いて次のよ
うな電解テストを行った。まず、２％食塩水を２００ｍ
ｌ／ｈｒで陽極室９２に供給し、隔膜９３を通して陰極
室９４に移動させ、陰極室９４より連続的に抜き出す。
つぎに陽極９２と陰極９５の両極間に３Ａの電流を流し
電気分解を行う。この場合、陰極室９４と陽極室９２で
はそれぞれ攪拌子を電解槽内に入れた状態で攪拌を行っ
た。

【００２７】隔膜９３にテフロン（登録商標）製と硼珪
酸ガラス繊維製とを用いて電解を約７時間実施した結
果、表２に示すような知見を得た。 表２ 隔膜の違いによる電解の比較 すなわち、表２からフッ素樹脂製の隔膜を用いるより、
硼珪酸ガラス繊維製の隔膜を用いる方が、効率的に希薄
食塩水を電気分解できることが分かる。なお、以上述べ
たように、アルカリとしてはＮａ（ナトリウム）を用い
た例を示したが、Ｋ（カリウム）やアンモニアについて
も同様の効果が得られる。

【００２８】

【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、 塩化ビニール等有機塩素化合物を含む廃棄物を焼却
する際には、ダイオキシンの発生するおそれがあるが、
本処理法ではダイオキシンの発生のおそれがない。 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、排水処理のコストが
大幅に削減される。 苛性ソーダなどの塩基を原料として外部より受入れ
る必要がない。 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】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。

【図３】希薄食塩水を電解するため電解装置図である。

【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 ６０ 洗浄水ライン ７０ 循環水ライン ９０ 電解装置 ９１ 陽極室 ９２ 陽極 ９３ 隔膜 ９４ 陰極室 ９５ 陰極 １００ ブローダウン水 １０５ 循環アルカリライン １１０ アルカリ水溶液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０８Ｌ 27:06 Ｆターム(参考） 4D002 AA19 AC04 BA02 DA02 DA12 EA07 EA14 EA20 FA04 HA02 HA08 4D061 DA05 DA08 DB10 DB18 DC13 EA03 EA04 EB12 EB17 EB19 EB30 EB35 FA01 FA11 FA13 FA20 GC05 4F301 AA17 CA09 CA25 CA26 CA41 CA52 CA72

Claims (2)

【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に塩
   基を添加後循環水としてスクラバーにリサイクルすると
   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、ブローダウンした希薄濃度の塩水を隔膜法にて
   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】 前記希薄濃度の塩水を隔膜法によって電
   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。