JP2001520684A - 廃棄プラスチック物質の部分酸化 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 統合された液化・ガス化法は、大量の粒状の、ハロゲンを含有する廃棄プラスチック物質を、最小限の粒径縮小で、合成ガス、および非浸出性でガラス質の、環境的に無毒のスラグに転換する。この方法は、大量の粒状の、ハロゲンを含有する廃棄プラスチック物質を溶融、分解して、より低沸点でより低分子量の、ハロゲンを含有する油組成物を形成した後、それを急冷ガス化装置中で部分酸化させて、合成ガスを製造することを包含する。製造される危険な気体、液体または固体は、商業的に貴重な副生成物に精製することもできるし、プロセスに再循環させることもでき、それにより、危険な物質を環境に放出しない。

Description

【発明の詳細な説明】 廃棄プラスチック物質の部分酸化 本出願は、いずれも１９９６年７月１７日に出願された米国特許仮出願第６０ ／０２１，８７８号、第６０／０２１，８７９号および第６０／０２１，８８５ 号の恩典を主張する。 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、廃棄プラスチック物質を、有益なガス生成物および環境的に無毒の スラグに転換するための、環境的に安全な方法に関し、より具体的には、大量の ハロゲン含有廃棄プラスチック物質を、主として一酸化炭素および水素である合 成ガス、ならびに非浸出性の、環境的に無毒のスラグを製造するための、部分酸 化反応器で使用することができる液状炭化水素系原料に転換するための、最小限 の液体を排出する統合的な液化・ガス化方法に関する。 ２．従来技術の説明 廃棄プラスチック物質、特にハロゲン含有廃棄プラスチック物質、とりわけ塩 化物含量の高いものは、そのような物質が廃棄処分または埋立て処分に対するま すます厳しい環境上の制約を受けるため、特に困難な処分問題を提起する。廃棄 プラスチック物質の焼却は、塩化物含有ガス、および有毒の粒状副生成物の大気 への廃棄処分に対する、厳しい環境上の制約に従って実施される場合にのみ可能 である。 Gerhardusらへのカナダ特許出願第２，１３０，０１９号は、廃棄プラスチッ ク物質を熱分解した後、部分酸化を受けさせて合成ガスを製造する方法に関する 。しかし、脱ハロゲン化なしでは、合成ガス生成物に付随するハロゲン化物含有 蒸気を冷却し、凝縮させるときにひどい腐食が起こりうるため、部分酸化の前に 廃棄プラスチック物質を脱ハロゲン化することが必要である。主として塩化水素 の形態にあるハロゲン化物蒸気は、廃棄プラスチック物質の液化の間に生じる気 体分解生成物から凝縮される。該カナダ出願特許は部分酸化によるガス化生成物 の輻射冷却に頼るものであるため、部分酸化の前の脱ハロゲン化、特に脱塩素化 が重要な関心事である。したがって、塩化水素またはハロゲン化物蒸気の存在は 、 該カナダ特許の工程で使用される設備に、ひどい腐食の問題を提起するであろう 。 Rabeらへのドイツ公開特許公報第４４１２３６０号は、混合し、汚染された廃 棄プラスチック物質をガス化反応に再循環させて、一酸化炭素および水素を製造 する方法を開示している。このドイツ公開特許の方法は、液化工程およびガス化 工程を利用するが、ハロゲン含有廃棄プラスチック物質を扱う問題には対処して いない。 本明細書で使用するように、部分酸化反応器はまた、「部分酸化ガス化装置」 または単に「ガス化装置」とも呼ぶことができ、これらの語はしばしば等価かつ 交換可能に使用される。本発明で使用される部分酸化反応器はまた、一般に「急 冷ガス化装置」とも呼ばれる。 部分酸化のための反応温度は通常、約９００〜約２,０００℃、好ましくは約 １,２００〜約１,６００℃の範囲である。圧力は通常、約１〜約２５０気圧、好 ましくは約５〜約２００気圧、最も好ましくは約２０〜約８０気圧の範囲である 。 部分酸化反応器は、Davisらへの米国特許第４，８２３，７４１号明細書、Seg erstromらへの米国特許第４，８８９，５４０号明細書、いずれもSternlingへの 米国特許第４，９５９，０８０号および第４，９７９，９６４号明細書、Leinin gerへの米国特許第５，２８１，２４３号明細書ならびにいずれもBrookerらへの 米国特許第５，５５４，２０２号および第５，５４５，２３８号明細書に開示さ れている。 発明の概要 本発明は、大量の粒状ハロゲン含有廃棄プラスチック物質を、最小限の粒径縮 小で、合成ガスおよび非浸出性でガラス質の環境的に無毒のスラグに転換するた めの、統合的な液化・ガス化方法に関する。この方法は、大量の粒状ハロゲン含 有廃棄プラスチック物質を溶融、分解して、より低沸点でより低分子量のハロゲ ン含有油組成物を形成し、それを急冷ガス化装置中で部分酸化させて合成ガスを 製造することを含む。製造される危険な気体、液体または固体は、商業的に貴重 な副生成物に精製することもできるし、プロセスに再循環させることもでき、そ れにより、危険物質を環境に放出することはない。 図面の簡単な説明 添付図面は、本方法の液化工程および部分酸化工程を表す略図である。 好ましい実施態様の説明 本発明は、高いまたは可変性のハロゲン含量を有する廃棄プラスチック物質を 、主として一酸化炭素および水素を含む合成ガスまたは「syngas」を製造するた めの、急冷ガス化装置での部分酸化反応のための炭化水素系原料に転換する、改 良された環境的に安全な液化方法である。 液化法の重要な利点は、高いハロゲン含量を有する大量の廃棄プラスチック物 質を、最小限の粒径縮小で熱分解油に転換できること、すなわち液化前のハロゲ ンの除去にある。液化の間に廃棄プラスチック物質から製造される分解油は、合 成ガスを製造するための部分酸化反応における、炭化水素系反応体の一次供給源 として働く。 液化生成物は、液化中に融解温度および分解温度で気化しない熱分解油を含む 。熱分解油はまた、「重油」とも呼ばれる。液化はまた、「凝縮ガス」または「 凝縮物」と呼ばれる凝縮性の蒸気、ならびに液化工程の冷却条件下で凝縮しない 非凝縮性の蒸気を製造する。 廃棄プラスチック物質の化学組成の幅広い変化が、熱分解油の化学組成に反映 されないということが、見出された。したがって、熱分解油または重油の化学組 成は、廃棄プラスチック物質よりも変化が有意に少ないが、凝縮物および／また は非凝縮性ガスの化学組成は、廃棄プラスチック原料の化学組成と、より関連し ている。 熱分解油はガス化装置原料の約７０〜約８０重量％を構成するため、このこと は有意な要因である。したがって、安定な組成が重要である。凝縮物の化学組成 の変化は、配合によって軽減させることができる。非凝縮性ガスにおける組成の 変化は、これらのガスを、液化工程に使用される加熱装置の燃料として使用する ことによって扱うことができる。 本発明の方法は、液化されたハロゲン含有廃棄プラスチック物質を、最小限の 液体しか放出せずに、部分的に酸化させて有用な合成ガスに変えることができ、 環境的に無毒である。「環境的に無毒」とは、有毒な気体、液体または固体が実 質的に環境に放出されないことをいう。この方法は密閉式であり、いかなる有毒 な蒸気、液体または固体をも放出しないように設計されている。したがって、危 険な蒸気、液体または粒状固体が環境に入ることはない。スラグ副生成物はガラ ス質かつ非浸出性であり、埋立てまたは建築に使用することができる。 「ガラス質のスラグ」とは、自由な状態では環境に対して有害でありうる元素 および／または化合物を、化学的または物理的に拘束するスラグをいう。これら の拘束された元素および／または化合物は、スラグからの浸出に抵抗する。した がって、本発明で製造されるガラス質スラグは、環境的に無毒のスラグである。 従来の方法における液化前の大量の廃棄プラスチックの粒径縮小は、おそらく 、廃棄プラスチック回収処理のうち、最も費用を要する側面の一つである。本発 明の方法の主要な利点は、プラスチック屑の最小限のサイズ縮小しか必要ないと いうことである。約１８インチ（４６cm）の平均粒径へのサイズ縮小が、廃棄プ ラスチック物質を液化工程に供給するのに必要なすべてである。しかし、プラス チック屑に含まれる金属汚染物質または成分の磁気的除去を容易にするためには 、粒径を約６インチ(１５cm)、好ましくは約２インチ（５．１cm）の平均粒径に まで減らすことが望ましい。これらの粒径は、最小限の粒径縮小に付された、た とえば大量の粒状廃棄プラスチック物質を、たとえばポンプ輸送によって簡便に 液化容器に運び込むことができる、大量の粒状廃棄プラスチック物質を示す。 対照的に、従来の液化方法は、廃棄プラスチックを１cm未満にまで粒径縮小す ることを要する。これは一般に、粉砕処理によって発生する機械的熱によるプラ スチックの溶融および凝集を防止するため、高額な粉砕装置および他の装置なら びに特殊な条件を要する。 したがって、本発明の方法は、廃棄プラスチック物質を最小量のサイズ縮小で 液化し、部分的に酸化させるその強力な能力のため、「頑丈」と特徴づけること ができる。これは、本発明の重要な特徴および利点である。 本発明の方法のもう一つの利点は、廃棄プラスチック物質を溶融させ、分解し て高温の液体または油を形成するのに必要な熱が、プロセスの処理工程から回収 される発熱量によって、実質的に完全に供給されるということである。したがっ て、この方法はまた、実質的にまたは完全にエネルギー自発供給的と特徴づける ことができる。 脱ハロゲン化のための従来技術の条件は、本発明に従って実施される簡単な溶 融、粘度減少および分解処理よりも、はるかに制限的である。これは、従来技術 の方法が、ハロゲン化物を２００ppm未満、好ましくは５０ppm未満しか含まない 液状生成物を生成するように働くからである。本発明では、液化中に起こる脱ハ ロゲン化は偶然であり、必要とはされず、特に望ましいものでもない。従来技術 の方法は、脱ハロゲン化するために分解し、作動するが、本発明は、主として、 廃棄プラスチック物質から形成された分解油の粘度を下げるために分解し、作動 する。 従来の脱ハロゲン化は、有機酸、芳香族化合物、エステル類、アルデヒド類、 グリコール類などのような有機物質で汚染されたハロゲン−酸流を生成する。こ のハロゲン−酸流は、純粋なハロゲン酸または塩を回収するための灰化にしか適 さず、その中に含まれる有機画分のために、酸として販売できるものではない。 また、ハロゲン含量が燃焼装置にとって腐食性であり、ＨＣｌのようなハロゲン −酸の放出を防ぐため、スタックガススクラビングを要するため、燃料または有 機原料として有用なものでもない。有機原料として使用されるならば、ハロゲン の含有が触媒を被毒させ、生成物を汚染するおそれがある。本発明とは別に、プ ラスチックの脱ハロゲン化からの酸流は、有機物を含まない酸を得るために灰化 しなければならない。 本発明の方法に使用される廃棄プラスチック物質は、包装、構造、建築、電気 および繊維産業に使用されてきた熱可塑性または熱硬化性プラスチックから派生 することができる。多くの場合、これらの材料は、もはや望まれない、家庭また は産業における日用品、たとえば容器、包装材料、家庭用電気製品、スポーツ用 品および玩具の製造に使用された、使い古しまたは廃棄プラスチックである。廃 棄プラスチック物質はまた、種々のプラスチック物品の製造および加工からの欠 陥のある製造バッチおよび利用不可能な残余から派生することがある。したがっ て、プラスチック廃物は、再生または廉価に再利用することができない消費済み 廃棄物または使い古しプラスチック物質と単に特徴づけることができる。家庭用 廃物に見られるすべてのプラスチックを、本方法で受け入れることができる。 本発明で使用することができる廃棄プラスチック物質は、ポリオレフィン類、 ビニル樹脂、たとえばポリ(塩化ビニル)、ポリ（酢酸ビニル）およびポリ（ビニ ルアルコール）を包含する。加えて、ポリスチレン類、ポリカーボネート類、ポ リ(メチレンオキシド)、ポリアクリレート類、ポリウレタン類、ポリアミド類、 ポリエステル類および硬化エポキシ樹脂を使用することもできる。 図面を参照すると、ハロゲンを含有する大量の廃棄プラスチック物質２が、溶 融容器３に供給され、ここで、廃棄プラスチック物質２は、実質的に無酸素の条 件で、廃棄プラスチックを溶融させてハロゲン含有廃棄プラスチック物質２およ び高温の油１４を含む溶融粘性混合物４を形成するのに必要な最低限の温度で、 高温の油溶融媒体１４と直接接触する。大量の廃棄プラスチックの融解温度は、 溶融工程で廃棄プラスチック物質から気化する、ハロゲン化水素、軽質炭化水素 、ハロ炭化水素、たとえば塩化メチルおよび塩化エチル、二酸化炭素ならびに水 蒸気を含む排ガス６の発生を最小限にするため、できるだけ低く維持される。最 も一般的なハロゲン含有化合物は、主として廃棄ポリ塩化ビニルから発生する塩 化水素である。好ましい融解温度範囲は、約１１０〜約３７５℃である。 溶融工程で廃棄プラスチック物質から発生する排ガス蒸気流６は、冷却装置７ に送られる。高温の油中で溶融されたプラスチックの溶融粘性混合物４は、加熱 装置５に送られ、この加熱装置は、溶融粘性プラスチック混合物４を、粘性が低 下した、より低沸点でより低分子量のハロゲン含有高温油組成物８に熱分解する のに必要な、最低温度で作動する。好ましい粘度は、約３５０〜約４３０℃で変 化する、熱分解処理の操作温度範囲でもある加熱装置５の出口温度で測定されて 、約３，０００センチポアズ（cP）未満、より好ましくは約１，０００cP以下で ある。この温度で加熱装置５を操作することは、一般にハロゲン化水素、ハロ炭 化水素、軽質炭化水素および二酸化炭素を含む排ガス蒸気流９の量を最小限にす る。 高温の分解油８から分かれる排ガス流９の中では、水蒸気は実質的に生成しな い。排ガス蒸気流９および排ガス蒸気流６は、冷却装置７に入り、その中で、約 ２０〜約７０℃の温度で凝縮を受けて、水混和性凝縮物、非水混和性炭化水素凝 縮物および凝縮ハロゲン化物を含む凝縮ガス流１８を形成する。望むならば、 非水混和性の炭化水素凝縮物またはその一部を分離、精製して、市販することも できる。また、加熱装置５の燃料として働く非凝縮有機ガス流１２が生成する。 高温の分解油流８の一部１４が、溶融容器３に再循環されて、溶融媒体として働 く。 通常、高温の油流１４は、大量の廃棄プラスチック物質２に対する高温の油流 １４の重量比が約１：１〜約６：１の状態で、溶融容器３に再循環される。 また、Ｈ₂Ｏを溶融容器３および／または加熱装置５に導入することにより、 排ガス流６および９中の気体ハロ炭化水素化合物および他の極性化合物、たとえ ばアセトンの形成を抑制または最小限にすることができることが見出された。ク ロロメタンまたは塩化メチルＣＨ₃Ｃｌは、廃棄プラスチック物質の液化から形 成されるハロ炭化水素のうち最も揮発性のものであり、プロセス加熱装置５に入 る非凝縮燃料ガス１２の塩素含量によって起こる問題に非常に寄与しやすい。 気体ハロ炭化水素化合物の形成を抑制するためには、好ましくは蒸気の形態に あるＨ₂Ｏを、溶融油／プラスチック混合物４および／または分解油流８および ／または再循環高温油流１４および／または、直接、溶融容器３に導入すること ができる。それに加えて、大量の廃棄プラスチック物質２を、加熱容器３に導入 するときに、Ｈ₂Ｏと接触させることができる。 液化工程に蒸気または水を導入するもう一つの利点は、蒸気が実質的な量の塩 化水素（ＨＣｌ）蒸気を凝縮させることができることにある。プロセス水が排ガ ス流６および９の中のハロゲン酸蒸気を凝縮させ、それにより、ハロゲン酸蒸気 が、加熱装置５に入る非凝縮性ガス流１２の一部になることを防ぐ、または最小 限にする。しかし、最適な結果を得るためには、Ｈ₂Ｏの量を注意深く監視しな ければならない。水の量を増すことは、冷却装置／凝縮器１２に対する負荷を増 すことである。溶融容器またはガス化装置１０の反応器部分に導入される廃棄プ ラスチック原料２の中に約５〜約１５重量％の水が、非凝縮性ガス中の酸含量と 、冷却装置に対する熱負荷との間の良好な均衡を表すことが見出された。 廃棄プラスチック物質２の水分含量は、一般に、気体ハロ炭化水素化合物の形 成を抑制するのに必要な量の蒸気を供給するのに十分である。しかし、非凝縮ガ ス流１２中のハロ炭化水素の存在は、廃棄プラスチック原料の総重量に基づき、 約５重量％のＨ₂Ｏ〜約１０重量％のＨ₂Ｏのオーダーで、さらなる蒸気の必要性 を示すであろう。 加熱装置に供給される溶融油／プラスチック混合物に直接加えられる、廃棄プ ラスチック原料の総重量に基づいて、蒸気の形態で約１０重量％のＨ₂Ｏが、排 ガス中のクロロメタンの約８６％の減少を結果的にもたらすことが見出された。 残りの凝縮したハロゲン化物を含有する凝縮ガス流１８は、部分酸化反応のガ ス化装置１０に供給される。部分酸化反応の間に、一酸化炭素、水素、二酸化炭 素、水蒸気および気体ハロゲン化物ＨＸ（Ｘは塩素、フッ素、臭素またはヨウ素 であることができる）を含む合成ガスが発生する。 加熱装置５に入る、冷却装置７からの非凝縮ガス流１２は、その中で燃料とし て働いて、温度を、粘性の溶融プラスチック４を分解高温油流８に熱分解するの に必要なレベルにまで高める。分解温度は、約３６０〜約４３０℃の間である。 加熱装置５を出る、高温の分解油流８の一部は、排ガス流９をそれから分岐した 後、流れ１４および１６に分岐する。高温の分解油流１４は、溶融容器３に再循 環されて、溶融容器３に入る廃棄プラスチック物質２と直接接触し、それを溶融 させるのに使用される高温の油溶融媒体として働く。 始動するとき、使用済みのモータオイルもしくは低揮発性油、またはプロセス から保持される分解油を溶融媒体として使用することができる。しかし、ひとた びプロセスが作動状態になると、高温の分解油の再循環流１４が、溶融容器３中 のハロゲン含有大量廃棄物プラスチック物質２を溶融するのに必要な全溶融媒体 を、実質的にまたは完全に供給する。 高温の分解油流１６は、凝縮ガス流１８とともにガス化装置１０に入って、部 分酸化反応のための完全な、または実質的に完全な炭化水素系反応体として働く 。分解油流１６は、油流１６の約０．０１〜約２重量％で異なる、廃棄プラスチ ック物質の残余の非気化ハロゲン含量を有する。酸素または酸素含有ガス流２２ 、たとえば空気が、急冷ガス化装置１０の反応帯域（図示せず）に供給されて、 部分酸化反応のための酸化剤として働く。 低発熱量物質２０を温度調節材として使用して、ガス化装置の反応帯域の温度 を制御することができる。低発熱量物質２０は、反応帯域の温度を 約１,２００〜約１,６００℃に制御または調節するのに十分な量で、ガス化装置 の反応帯域に送られる。温度調節材は、水、蒸気、灰、ＣＯ₂、ＣＯ₂に富むガス 、窒素、再循環合成ガスなどであることができる。 分解油１６、凝縮ガス１８および酸化剤２２を用いてガス化装置１０の中で実 施される部分酸化反応は、主として一酸化炭素および水素、ならびにより少量の 二酸化炭素、水蒸気、硫化水素、硫化カルボニル、ハロゲン化水素およびメタン を含む合成ガスまたは「syngas」を発生させる。また、溶融スラグ副生成物が製 造される。 合成ガスおよびスラグは、ガス化装置１０の急冷帯域（図示せず）に送られ、 「急冷水」と呼ばれる水と接触する。スクラビングされた合成ガスは、合成ガス 流２４としてガス化装置１０の急冷帯域から排出され、さらなる使用のために精 製される。スラグ２８は、ガス化装置１０の急冷帯域を出て、ガラス質で非浸出 性状態であり、環境的に無毒である。スラグ２８は、建造材料として、道路充填 または他の目的に使用することができる。ガス化装置の反応帯域で発生するハロ ゲン化水素ガスは、凝縮されると酸ハロゲン化物を形成し、これらが急冷帯域で 中和されてハロゲン化物の塩、たとえばＮＨ₄Ｃｌ、ＮａＣｌ、ＣａＣｌ₂、Ｍｇ Ｃｌ₂または塩素の代わりに別のハロゲンが付いている他の同等なハロゲン化物 の塩を形成する。 ガス化装置１０の急冷帯域から急冷水の一部２６が連続的に除去され、これが 一般に「ブローダウン」と呼ばれる。ブローダウン流２６は、残る微細に分割さ れた残留粒状固形物質、および凝縮したハロゲン化物塩を含む。ガス化装置の急 冷帯域から連続的に除去されるブローダウン急冷水２６の量は、ハロゲン化物含 量および急冷水に含まれる残留固形物の量に基づく。ハロゲン化物含量および微 細に分割された残留固形物の量は、サンプルから、またはプロセス分析装置によ って定期的に測定される。「ブローダウン速度」とも呼ばれる、除去される急冷 水２６の速度は、急冷水系の中のすべての操作条件の下で、その飽和濃度よりも ずっと低いハロゲン化物塩濃度を維持するように設定される。通常、これらの塩 濃度は、急冷水装置の約１,０００ppm〜約２０重量％で異なる。急冷水の除去の 速度は、急冷帯域における急冷水の、一定で安定した供給を維持するため、急冷 帯域 に供給される急冷水と同調させ、それによって調整される。 例１ 廃棄プラスチック物質の混合物を、攪拌バッチ反応器中、１気圧で７５０°Ｆ （３９９℃）に加熱、溶融させ、この温度に３０分間維持して、油８０重量％、 凝縮性蒸気１５重量％および非凝縮性蒸気５重量％を得た(９０°Ｆ(３２℃)、 １気圧)。生成物油の粘度は、６００°Ｆで約３００cPであった。８００°Ｆ（ ４２７℃）ならびに同じ時間および圧力の条件、すなわち１気圧で３０分間では 、ガス収率は２０重量％に増大して、液化工程に必要な燃料を越え、ガス化には 不適当になった。理由は、過剰なガスを圧縮し、それをガス化装置に導入するこ とが経済的に不可能になるからである。したがって、過剰なガスは、関連するオ ンサイトの燃料ガスの使用量と調和することが可能な場合にのみ、使用可能であ ろう。 例２ 図示するように、数トンの消費済み廃棄プラスチック物質を、５日間かけて、 焼成プロセス加熱装置に送られ、溶融槽に戻される分解油とプラスチックとの混 合物の連続循環に置き換えるまで、当初の始動溶融媒体が使用済みモータオイル である溶融槽に加えた。融解温度は、１気圧で４００°Ｆ（２０４℃）〜７００ °Ｆ（３７１℃）の範囲であった。溶融混合物全体を焼成プロセス加熱装置中で ７８０°Ｆ（４１６℃）に加熱し、溶融槽に戻した。数日間で平均すると、プラ スチック原料に対する再循環油の比は５０：１を越えた。凝縮性蒸気および発生 した非凝縮性ガスの質量は、加えたプラスチックの質量に等しかった。 例３ 数トンの消費済み廃棄プラスチック物質を、１２日間かけて溶融槽３に加えた 。図示するように、溶融槽を出る油と溶融プラスチックとの混合物を焼成加熱装 置５に循環させ、溶融槽３に戻した。ただし、凝縮物の一部および重油を定期的 に貯槽に抜き取って、プロセス容器中のレベルを維持した。油はその後、貯槽か らガス化させた。凝縮性蒸気および非凝縮性ガスを、連続的に貯槽に取り出した 。溶融混合物を加熱装置５中で６５０°Ｆ（３４３℃）〜７８０°Ｆ（４１６℃ ）の範囲の温度に加熱した後、５００°Ｆ（２６０℃）〜６８０°Ｆ（３６０℃ ）で作 動する溶融槽３に再循環させた。加熱装置５中の滞留時間は、平均５分であった 。ガス収率は１０〜２０重量％の範囲であり、分解油収率は６０〜８０重量％の 範囲であった。６５０°Ｆ（３４３℃）未満の分解温度では、プラスチック／分 解油混合物の粘性減少は、ほとんど見られなかった。プロセス加熱装置から出る 分解油の粘度は、６００°Ｆ（３１６℃）で８０〜３００cPの範囲であった。プ ラスチックに由来した油および発生した凝縮物は、ガス化装置１０の中で部分酸 化させた。 この油のガス化性能は、合成ガスへの炭素の転換率が同じガス化条件でより高 いという点で、工業的にガス化される他の重油と同等またはそれを越えるもので あった。これらの場合のすべてにおいて、原料プラスチック中の塩素の２０重量 ％未満しか、重油中に残らなかった。

【手続補正書】 【提出日】平成年１１月１日１８日（１９９９．１．１８） 【補正内容】 請求の範囲 １．ハロゲンを含有する大量の廃棄プラスチック物質を、反応帯域および急冷 帯域を含有する急冷ガス化装置中で合成ガスを製造するための部分酸化反応のた めの、液状炭化水素系原料に転換するための液化方法であって、 （ａ）ハロゲンを含有する大量の廃棄プラスチック物質を、溶融帯域において 、大気圧で溶融して 、ハロゲンを含有する廃棄プラスチック物質と高温の油との 溶融粘性混合物、および第一の排ガスを製造するのに十分な第一の温度で、該廃 棄プラスチック物質から発生する 高温の油加熱媒体と直接接触させる工程； （ｂ）溶融粘性油／プラスチック混合物を、粘度が減少した、ハロゲンを含有 する分解油組成物を製造するのに十分な第二の温度の加熱帯域において熱分解す る 工程と、 （ｃ）分解油を、該分解油が無触媒部分酸化反応における一次炭化水素系反応 体として作用する急冷ガス化装置の反応帯域において、ハロゲン化水素を含有す る 合成ガスを製造する工程；および （ｄ）合成ガスをガス化装置の急冷帯域において急冷して、そこで合成ガスを凝縮させ 、該合成ガス中のハロゲン化水素を中和するための十分な中和剤を含有 する急冷水と接触させ、それにより、急冷水から分離、回収される凝縮されたハ ロゲン化物塩、および実質的にハロゲンを含まない合成ガスを形成する工程を含 む方法。 ２．大量の廃棄プラスチック物質を、溶融帯域中、Ｈ₂Ｏの存在で溶融させて 、第一の排ガス中のハロ炭化水素蒸気の形成を抑制する、請求項１記載の方法。 ３．加熱装置を出る、分解されたハロゲン含有油の一部を分岐し、溶融帯域に 再循環させて、高温の油溶融媒体として作用させる、請求項１記載の方法。 ４．第一の排ガスを冷却し、凝縮させて、水混和性凝縮物、非水混和性凝縮物 および非凝縮ガスの混合物を形成する、請求項１記載の方法。 ５．ハロゲンを含有する大量の廃棄プラスチック物質が、部分酸化反応のため の炭化水素系反応体の実質的にすべてを与える、請求項１記載の方法。 ６．ハロゲンを含有する大量の廃棄プラスチック物質が、溶融工程の前に最小 限のサイズ縮小を受ける、請求項１記載の方法。 ７溶融工程を、触媒の非存在で実施する、請求項１記載の方法。 ８．廃棄プラスチック物質のハロゲン含量が、約０．５〜約１０重量％である 、請求項１記載の方法。 ９．ハロゲンを含有する大量の廃棄プラスチック物質を、約１１０〜約３７５ ℃で溶融させる、請求項１記載の方法。 １０．水、灰、不活性ガスおよびそれらの混合物からなる群より選択される低 発熱量物質を、ガス化装置の反応帯域に導入して、温度調節材として作用させる 、請求項１記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／０２１，８８５ (32)優先日 平成８年７月17日(1996．7．17) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０８／８８８，１４４ (32)優先日 平成９年７月３日(1997．7．3) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 タイリー，ロナルド・フレデリック アメリカ合衆国、テキサス 77083、ヒュ ーストン、プラデラ・ドライブ 16518 (72)発明者 スティーブンソン，ジョン・ソーンダース アメリカ合衆国、カリフォルニア 92887 ヨーバ・リンダ、ヴィア・セルバンテス 5305 (72)発明者 マヨット，グレゴリー・ヨセフ アメリカ合衆国、ニューヨーク 12590― 3723、ワッピンガーズ・フォールズ、メー プル・ストリート ９ (72)発明者 カスマン，ジェロルド・サミュエル アメリカ合衆国、テキサス 77573、リー グ・シティ、バリントン・ポイント・ドラ イブ 2122 (72)発明者 クロック，バイロン・フォン アメリカ合衆国、テキサス 77708、ボー モント、ドナ・レーン 6910

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ハロゲンを含有する大量の廃棄プラスチック物質を、反応帯域および急冷 帯域を含有する急冷ガス化装置中で合成ガスを製造するための部分酸化反応のた めの、液状炭化水素系原料に転換するための液化方法であって、 （ａ）ハロゲンを含有する大量の廃棄プラスチック物質を、溶融帯域に導入し て、ハロゲンを含有する廃棄プラスチック物質と高温の油との溶融粘性混合物、 および第一の排ガスを製造するのに十分な第一の温度で、高温の油加熱媒体と直 接接触させる工程； （ｂ）溶融粘性油／プラスチック混合物を、粘度が減少した、ハロゲンを含有 する分解油組成物を製造するのに十分な第二の温度の加熱帯域に導入する工程と 、 （ｃ）分解油を、それが無触媒部分酸化反応における一次炭化水素系反応体と して作用する急冷ガス化装置の反応帯域に導入して、一酸化炭素、水素、二酸化 炭素、水蒸気、硫化水素、硫化カルボニル、ハロゲン化水素およびメタンからな る群より選択されるガスを含む合成ガス、ならびにガラス質の無毒なスラグを製 造する工程；および （ｄ）合成ガスをガス化装置の急冷帯域に導入して、そこで合成ガスを、ハロ ゲン化水素を中和するための中和剤を含有する急冷水と接触させ、それにより、 急冷水から分離、回収される凝縮されたハロゲン化物塩、およびハロゲンを含ま ない合成ガスを形成する工程 を含む方法。 ２．大量の廃棄プラスチック物質を、溶融帯域中、Ｈ₂Ｏの存在で溶融させて 、第一の排ガス中のハロ炭化水素蒸気の形成を抑制する、請求項１記載の方法。 ３．Ｈ₂Ｏを、溶融帯域に入る大量の廃棄プラスチック物質と接触させる、請 求項２記載の方法。 ４．加熱装置を出る、分解されたハロゲン含有油の一部を分岐し、溶融帯域に 再循環させて、高温の油溶融媒体として作用させる、請求項１記載の方法。 ５．Ｈ₂Ｏを、蒸気の形態で溶融帯域に供給する、請求項２記載の方法。 ６．Ｈ₂Ｏを、加熱帯域を出る分解油流に供給する、請求項２記載の方法。 ７．Ｈ₂Ｏを、加熱帯域に導入する前の溶融粘性油／プラスチック混合物に供 給する、、請求項２記載の方法。 ８．第一の排ガスを冷却し、凝縮させて、水混和性凝縮物、非水混和性凝縮物 および非凝縮ガスの混合物を形成する、請求項１記載の方法。 ９．水混和性および非水混和性の凝縮物を、急冷ガス化装置の反応帯域に導入 する、請求項８記載の方法。 １０．ハロゲンを含有する大量の廃棄プラスチック物質が、部分酸化反応のた めの炭化水素系反応体の実質的にすべてを与える、請求項１記載の方法。 １１．ハロゲンを含有する大量の廃棄プラスチック物質が、溶融工程の前に最 小限のサイズ縮小を受ける、請求項１記載の方法。 １２．大量の廃棄プラスチック物質の平均粒径が、約２〜約１８インチである 、請求項１１記載の方法。 １３．溶融工程を、触媒の非存在で実施する、請求項１記載の方法。 １４．廃棄プラスチック物質のハロゲン含量が、約０．５〜約１０重量％であ る、請求項１記載の方法。 １５．ハロゲンを含有する大量の廃棄プラスチック物質を、約１１０〜約３７ ５℃で溶融させる、請求項１記載の方法。 １６．溶融粘性油／プラスチック混合物を、約３６０〜約４３０℃で分解する 、請求項１記載の方法。 １７．分解工程で第二の排ガスを発生させる、請求項１記載の方法。 １８．第二の排ガスを第一の排ガスで冷却し、凝縮させる、請求項１７記載の 方法。 １９．非水混和性炭化水素凝縮混合物を精製する、請求項８記載の方法。 ２０．水、灰、不活性ガスおよびそれらの混合物からなる群より選択される低 発熱量物質を、ガス化装置の反応帯域に導入して、温度調節材として作用させる 、請求項１記載の方法。 ２１．温度調節材が水である、請求項２０記載の方法。 ２２．急冷水のハロゲン含量に基づいて、急冷水の一部を急冷帯域から連続的 に取り出す、請求項１記載の方法。 ２３．急冷水に含有される残留粒状物の量に基づいて、急冷水の一部を急冷帯 域から連続的に取り出す、請求項１記載の方法。 ２４．大量の廃棄プラスチック物質のサイズ縮小が最小限であり、溶融工程に 簡便に導入することができるような程度までである、請求項１記載の方法。 ２５．重油炭化水素系反応体が、ガス化装置原料の約７０〜約８０重量％を構 成する、請求項１記載の方法。