JP2002030180A - 廃プラスチック処理方法及び処理装置 - Google Patents

廃プラスチック処理方法及び処理装置

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JP2002030180A
JP2002030180A JP2000217130A JP2000217130A JP2002030180A JP 2002030180 A JP2002030180 A JP 2002030180A JP 2000217130 A JP2000217130 A JP 2000217130A JP 2000217130 A JP2000217130 A JP 2000217130A JP 2002030180 A JP2002030180 A JP 2002030180A
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Japan
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waste
hydrogen chloride
thermoplastic resin
thermosetting resin
treating
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JP2000217130A
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Kunihiko Koyanagi
邦彦 小柳
Noriaki Hashimoto
憲明 橋本
Yukihiro Sumihiro
幸弘 炭廣
Masayoshi Tokihisa
昌吉 時久
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Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

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  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 廃熱可塑性樹脂を押出機により加熱、溶
融して塩化水素を除去し、当該除去した塩化水素を、廃
熱硬化性樹脂を分解するための反応釜に導入し、これを
反応触媒として使用することを特徴とする廃熱可塑性樹
脂及び廃熱硬化性樹脂の処理方法。 【効果】 廃熱可塑性樹脂の脱塩化水素処理と、廃熱硬
化性樹脂の分解処理を同時に効率的に行なうことができ
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、廃熱可塑性樹脂の
脱塩化水素処理、及び廃熱硬化性樹脂の分解処理を効率
的に行なうことができる処理方法、並びに処理装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、廃熱可塑性樹脂は、埋め立て、焼
却等により処理されてきたが、近年、資源の有効利用の
目的で、油化による燃料回収や、燃焼によるエネルギー
回収が注目されている。これらの油化や燃焼は、廃プラ
スチックを高温で処理するものであるが、廃プラスチッ
ク中にポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデン等の塩素系
ポリマーが含まれる場合には、処理の際に発生する塩化
水素による装置の腐食、生成する油の品質低下、熱や電
気等のエネルギー回収率の低下などの問題が生じる。こ
のため、前処理として、廃プラスチックから塩化水素を
除去する、いわゆる脱塩化水素処理が行なわれている。
【0003】図1に、特願平11-162125号に記載の廃プ
ラスチック脱塩化水素処理装置の断面を示す。この装置
では、廃プラスチックはホッパー12から投入され、加
熱手段を有する押出機シリンダ13内の押出スクリュ1
4によりダイ15へ輸送される。廃プラスチック中の塩
素系ポリマーは上記加熱手段により190〜200℃以
上に加熱されると、脱塩化水素反応を起こす。上記加熱
手段は、脱塩化水素を十分に行うため、廃プラスチック
を300〜350℃に加熱する。
【0004】脱塩化水素反応により生成する塩化水素
は、押出機シリンダ中に滞留すると、廃プラスチック中
に存在する炭酸カルシウム等の無機フィラー、砂、食品
残渣、ポリマーの分解物等と反応し、高沸点の塩化物を
形成することがある。この塩化物は、上記300〜35
0℃の温度では、気化により廃プラスチック中から除去
することは困難であるため、十分な脱塩化水素は難し
い。そこで同装置では、装置全長に対して、その長さが
40%以上になるように塩化水素流出口16が設けら
れ、生成する塩化水素を直ちに押出機シリンダ中から除
去できるようにしている。
【0005】また、廃プラスチック中の塩素系ポリマー
を十分に熱分解させ、廃プラスチックから塩化水素を十
分に除去するためには、押出機シリンダ13内での廃プ
ラスチックの滞留時間を10分以上40分以下とするこ
とが好ましい。また、押出機シリンダ13内で溶融した
廃プラスチックの表面更新を増大することが好ましい。
このため、塩化水素流出口16の全長に対してミキシン
グスクリュの長さが60%以上となっている。
【0006】このような装置を用いることにより、塩化
水素が十分に除去された廃プラスチック溶融物を、ダイ
15より得ることができる。図示していないが、付属装
置を用いて同溶融物を更に加熱すれば油化し、燃料を回
収することができる。また、同溶融物を冷却固化すれ
ば、良好なRDFが得られ、RDFを燃焼することによ
り、熱や電気等のエネルギーを回収できる。
【0007】また、ガラス繊維強化不飽和ポリエステ
ル、エポキシ樹脂等の廃熱硬化性樹脂は、ガラス繊維を
含有するため、破砕歯を容易に摩耗してしまい、破砕が
困難であり、減容化は困難である。このため、図2に示
すような熱硬化性プラスチックの分解促進法が提案され
ている(特開平6-126744号)。この方法は、熱硬化性樹
脂をその熱分解温度以下の250〜300℃で塩化水素
ガス雰囲気中にて処理し、化学反応を利用して分解を促
進して減容化を図るものである。
【0008】この方法では、不飽和ポリエステル等の熱
硬化性樹脂を平均径約6mmに破砕し、投入ホッパー22
より反応釜21に投入する。反応釜21は壁内に円周方
向に加熱用ヒーター24を備えており、内容物を所定の
温度に加熱する。塩化水素供給機23より反応釜21へ
反応触媒として使用する塩化水素ガスを供給する。供給
源として、廃ポリ塩化ビニルを使用することもできる。
反応釜21から出た塩化水素ガスを、必要に応じて、循
環ファン25を介して反応釜21へ循環させることがで
き、余剰のガスは一次洗浄器26及び二次洗浄器27を
通して大気に放出する。一次洗浄器26の洗浄後の液は
中和槽28へ送られ、水酸化ナトリウムにより中和され
る。また、二次洗浄器27はサイクロンセパレータより
なる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の廃熱可塑性樹脂
の廃プラスチック脱塩化水素処理装置では、処理される
廃プラスチックは熱可塑性樹脂に限られ、また、生成す
る塩化水素ガスを処理する設備が必要である。一方、従
来の廃熱硬化性樹脂の分解促進法では、処理される廃プ
ラスチックは熱硬化性樹脂に限られ、また、塩化水素供
給機が必要であった。
【0010】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意検討を重ねた結果、廃熱可塑性樹脂の脱
塩化水素処理の際に発生する塩化水素を、所定の温度ま
で冷却した後、廃熱硬化性樹脂を分解させる際の反応触
媒として用いれば、廃熱可塑性樹脂の脱塩化水素処理
と、廃熱硬化性樹脂の分解処理を同時に効率的に行なえ
ることを見出し、本発明を完成した。
【0011】すなわち、本発明は、廃熱可塑性樹脂を押
出機により加熱、溶融して塩化水素を除去し、当該除去
した塩化水素を、廃熱硬化性樹脂を分解するための反応
釜に導入し、これを反応触媒として使用することを特徴
とする廃熱可塑性樹脂及び廃熱硬化性樹脂の処理方法、
及び処理装置を提供するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明においては、まず塩素系ポ
リマーを含む廃熱可塑性樹脂を、押出機により加熱、溶
融して塩化水素を除去する。ここで用いる押出機として
は、廃熱可塑性樹脂投入口と、溶融プラスチック流出口
と、塩化水素流出口と、廃熱可塑性樹脂を加熱する加熱
手段と、廃熱可塑性樹脂を投入口から流出口まで移送す
る案内手段とを有する。発生した塩化水素ガスは、適当
な冷却手段により冷却した後、廃熱硬化性樹脂を分解す
るための反応釜に導入し、これを反応触媒として、廃熱
硬化性樹脂を分解処理する。
【0013】図3に本発明で用いる処理装置の一例を示
す。図3において、廃熱可塑性樹脂はホッパー32から
投入され、加熱手段を有する反応筒33内の案内手段3
4によりダイ35へ輸送される。この押出機部分におい
て、塩化水素流出口36は反応筒(押出機シリンダ)3
3の一端側と他端側の間の上部の略全体にわたって設け
られている。塩化水素流出口長さは、押出機全長に対し
て40%以上になるように設定されている。これによ
り、発生した塩化水素を直ちに除去することができる。
また、塩化水素流出口は1つでも2つ以上でも良く、こ
の長さの合計が、反応筒の全長の40%であるのが、脱
塩化水素の効率上好ましい。なお、この長さは、最終的
な流出口の長さではなく、発生した塩化水素の流出口の
長さをいう。
【0014】また、押出機の廃プラスチックを投入口3
2から流出口35まで移送する案内手段34は、スクリ
ュが一般的である。スクリュは、スクリュの表面更新効
果を高め、溶融廃プラスチックの中から塩化水素の系外
への除去を容易にするため、及び限られた長さでできる
だけ溶融廃プラスチックを充満させ、その部分での滞留
時間を長くするために、その部分のスクリュは通常のフ
ルフライト型でなく、ニーディングディスク、ロータ、
ピンスクリュ及びシーリング等のいわゆるミキシングス
クリュが好ましい。ミキシングスクリュはスクリュの全
長の60%以上を占めることが好ましい。
【0015】廃熱可塑性樹脂の脱塩化水素は、廃プラス
チック投入から溶融プラスチック流出までの滞留時間が
非常に重要である。滞留時間は、廃熱可塑性樹脂中の塩
素含有ポリマーを完全に熱分解して、塩化水素とするた
めに十分な時間であるのが好ましい。従って、必要滞留
時間は5分以上が好ましく、特に10〜40分が好まし
い。最適な時間は設定する熱分解温度により決まる。な
お、40分を超えると脱塩化水素は良くなるが、装置が
大型になりコストアップし、また塩素含有ポリマー以外
のポリマーの揮発量が増大し、燃料収率が低下する。こ
の滞留時間を増大させ、かつプラスチック表面更新を増
大するためには、塩化水素全流出口の長さに対するミキ
シングスクリュの長さを50%以上、特に60%以上と
するのが好ましい。
【0016】このような押出機を用いて廃熱可塑性樹脂
の脱塩化水素処理を行なう処理条件は、特に制限されな
いが、熱分解設定温度が300〜400℃、特に300
〜350℃で、滞留時間を5分以上、特に10〜40分
とするのが好ましい。熱分解温度が400℃を超える場
合は、特に処理後の廃棄プラスチックを固形燃料として
使用する場合に、廃棄プラスチック中の燃料成分の揮発
量が多くなる場合があるため好ましくない。また、熱分
解温度が300℃未満の場合は、廃棄プラスチックを十
分に熱分解できず、材料中に塩素及び塩素化合物が残留
するので好ましくない。この装置を用いることにより、
塩化水素が十分に除去された廃プラスチックの溶融物
を、ダイ35より得ることができる。この溶融物を更に
加熱すれば油化し、燃料を回収することができる。ま
た、溶融物を冷却固化すれば、良好なRDFが得られ、
このRDFを燃焼することにより、熱や電気等のエネル
ギーが回収できる。
【0017】発生した塩化水素ガスが流出口より流出し
たときの温度は300〜350℃である。この塩化水素
ガスは、クエンチャー等の冷却手段37により250〜
300℃まで冷却したのち、廃熱硬化性樹脂を分解する
ための反応釜38に導入される。この反応釜38には、
予め平均径約6mmに破砕した廃熱硬化性樹脂が、ホッパ
ー39より投入されている。また、反応釜38は壁内に
円周方向に加熱用ヒータ40を備えており、内容物を所
定の温度に加熱する。廃熱硬化性樹脂はその熱分解温度
以下の250〜300℃で塩化水素ガス雰囲気中で処理
され、化学反応を利用して分解が促進され、減容化され
る。
【0018】反応釜38から出た未使用の塩化水素ガス
は、必要に応じて循環ファン等の循環手段41を介して
反応釜38に循環することができる。余剰のガスは一次
洗浄器42及び二次洗浄器43を通して大気に放出す
る。一次洗浄器42の洗浄後の液は中和槽44へ送ら
れ、水酸化ナトリウム等の中和剤により中和される。ま
た、二次洗浄器43としては、サイクロンセパレータを
用いるのが好ましい。以上のように本発明の装置を用い
ることにより、熱可塑性樹脂の廃プラスチックと熱硬化
性樹脂の廃プラスチックを同時に効率良く処理すること
ができる。また、塩化水素ガスを処理する設備と、塩化
水素供給機は不要となる。
【0019】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0020】実施例1 廃プラスチック処理装置として、二軸スクリュー式押出
機TEX44(日本製鋼所社製)を用いた。この押出機
は、同方向回転式の二軸スクリュを有するもので、シリ
ンダの内径は44mmである。また、装置全長に対して、
その長さが40%になるように塩化水素流出口が設けら
れ、塩化水素流出口の全長に対してミキシングスクリュ
の長さが60%となっている。同装置に、ポリ塩化ビニ
ル90重量%とポリオレフィン10重量%とからなる廃
熱可塑性樹脂を50kg/hで供給したところ、塩化水素
流出口から18kg/hの塩化水素ガスが得られた。押出
機シリンダ加熱手段により、廃熱可塑性樹脂は330℃
に加熱された。この装置を用いることにより、十分に塩
化水素が除去された廃プラスチックの溶融物を、ダイよ
り得ることができ、この溶融物を水槽中で冷却固化した
ところ、良好なRDFが得られた。塩化水素流出口から
流出する塩化水素ガスの温度は330℃であったが、こ
れを押出機に接続した水冷式熱交換器を介して290℃
まで冷却した後、廃熱硬化性樹脂を分解するための反応
釜に供給した。反応釜には予め、不飽和ポリエステル製
バスタブの廃材5kgを平均粒径6mmに破砕し、投入して
おいた。廃材を290℃の塩化水素ガス雰囲気中で30
分処理したところ、廃材は3.5kgに減容化された。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、廃熱可塑性樹脂の脱塩
化水素処理と、廃熱硬化性樹脂の分解処理を同時に効率
的に行なうことができる。また、従来の廃熱可塑性樹脂
の脱塩化水素処理に必要であった塩化水素ガス処理設備
と、廃熱硬化性樹脂の分解処理に必要であった塩化水素
供給機が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の廃プラスチック脱塩化水素処理装置の概
略図である。
【図2】従来の熱硬化性プラスチック分解促進装置の概
略図である。
【図3】本発明の廃熱可塑性樹脂及び廃熱硬化性樹脂の
処理装置の概略図である。
【符号の説明】
1 押出機 11、31 モータ(減速機) 12、32 廃熱可塑性樹脂投入口(ホッパー) 13、33 反応筒(押出機シリンダ) 14、34 案内手段(押出機スクリュ) 15、35 溶融プラスチック流出口(ダイ) 16、36 塩化水素流出口 37 冷却手段 21、38 反応釜 22、39 廃熱硬化性樹脂投入口(ホッパー) 23 塩化水素供給機 24、40 加熱用ヒータ 25、41 循環手段 26、42 一次洗浄器 27、43 二次洗浄器 28、44 中和槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 炭廣 幸弘 広島県広島市安芸区船越南1−6−1 株 式会社日本製鋼所内 (72)発明者 時久 昌吉 広島県広島市安芸区船越南1−6−1 株 式会社日本製鋼所内 Fターム(参考) 4F301 AA16 BA21 BF06 BF10 BF16 BF20 BF40 CA09 CA23 CA36 CA41 CA53 CA64 CA72 4G069 AA02 AA08 AA09 BA22A BA22B BA22C BE33C CA01 CA11 4H015 AA02 AA17 AB01 BA13 BB03 BB06 CA03 CB01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃熱可塑性樹脂を押出機により加熱、溶
    融して塩化水素を除去し、当該除去した塩化水素を、廃
    熱硬化性樹脂を分解するための反応釜に導入し、これを
    反応触媒として使用することを特徴とする廃熱可塑性樹
    脂及び廃熱硬化性樹脂の処理方法。
  2. 【請求項2】 廃熱可塑性樹脂を処理する温度が300
    〜350℃であり、廃熱硬化性樹脂を処理する温度が2
    50〜300℃である請求項1記載の処理方法。
  3. 【請求項3】 廃熱可塑性樹脂を加熱、溶融して塩化水
    素を除去するための押出機、発生した塩化水素ガスの冷
    却手段、及び廃熱硬化性樹脂を分解するための反応釜を
    有する廃熱可塑性樹脂及び廃熱硬化性樹脂の処理装置。
  4. 【請求項4】 反応釜において、未使用の塩化水素ガス
    を反応釜へ循環するための循環手段を有する請求項3記
    載の処理装置。
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