JP2003201480A - シュレッダーダストの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の装置を活用しながらその付加価値を高
めて活用範囲を広げ、更には、熱分解ガス化後の熱分解
残渣も同時に処理し、その再資源化を図る。 【解決手段】 シュレッダーダストを熱分解ガス化して
熱分解ガスを生成し、この熱分解ガスをガス洗浄した
後、コークス炉発生ガスと混合し精製して利用する。シ
ュレッダーダストは、例えば廃棄物処理設備のシャフト
炉式ガス化溶融炉を利用して熱分解ガス化することがで
きる。ガス洗浄は、コークス炉にて発生する安水を利用
してフラッシングすることができる。また、安水フラッ
シングの後に、電気集塵する。また、熱分解ガスを洗浄
したときに回収されたタールを、コークス炉発生ガスよ
り回収されたタールと混合して利用することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や家庭電化
製品等の解体時に発生するシュレッダーダストを効率よ
く且つ再資源化する方法で、詳細には、付加価値の高い
燃料ガスと化学原料タールとして活用するシュレッダー
ダストの処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の急速な自動車や家庭電化製品の普
及に伴い、廃棄されるこれらの数量も急激に増加してい
るため、これらを解体処理した際に発生するシュレッダ
ーダストの発生量も急増している。

【０００３】当初、これらシュレッダーダストの処理と
しては、埋め立て処理されていたが、埋め立て処分場が
逼迫するとともに、重金属が溶出するという問題点が生
じてきた。そこで、その対策として、これらシュレッダ
ーダストを焼却して減容化しようとする方法が提案され
てきた。ところが、このシュレッダーダストの性状は、
下表に見る如く灰分がかなり含まれている。

【０００４】

【表１】 この灰分の中には、スラグ、金属類が数ｍｍ以下の細粉
状になっているため、単に、焼却した場合には、多量の
焼却灰が残り、灰の処分場の確保という問題点が残る。

【０００５】この点に関する解決策として出願人は、特
開平６−１２９６１８号公報で、シュレッダーダストを
廃棄物溶融炉で処理する方法を提案した。即ち、前述し
た如き問題点であったシュレッダーダスト中の灰分を、
溶融炉内で加熱溶融することにより溶融スラグ化し、土
木用資材、コンクリート、細骨材及び金属として回収
し、再資源化せんとするものである。

【０００６】ところで、シュレッダーダスト中には、表
１に見る如く、多量の可燃分も含まれている。この可燃
分の大半（３０〜５０％）は、プラスチック系廃棄物で
ある。

【０００７】従って、これらシュレッダーダストをロー
タリーキルンや流動層炉で熱分解ガス化して処理しよう
とする技術も提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平６−１２９
６１８号公報にあっては、シュレッダーダスト中の可燃
分は、熱分解ガス化するとともに、灰分は、溶融スラグ
という形で回収し、土木用資材や建築用資材として再資
源化されているが、熱分解ガス化された分解ガスの再利
用については、特に考慮されていない。

【０００９】即ち、通常、シャフト炉式溶融炉に装入さ
れた一般廃棄物は、炉内で熱分解ガス化され、熱分解残
渣や不燃物は、溶融して炉下部から溶融スラグ及び溶融
金属として排出されるが、生成した熱分解ガスは、炉頂
から排出し、２次燃焼炉で燃焼され、熱、又は、電気と
して活用されている。

【００１０】従って、溶融炉に装入されたシュレッダー
ダストも、これら一般廃棄物と同じように、ダスト中の
可燃分は熱分解ガス化して共に２次燃焼炉で燃焼され
る。その際、トータル的なエネルギーの回収という観点
からみると、この燃焼という手段より、直接可燃ガス及
びタールとして利用する手段の方が当然エネルギー回収
効率が良くなる。

【００１１】ところで、シュレッダーダストを熱分解ガ
ス化する手段としては、前記した直接溶融炉方式以外
に、シュレッダーダストをロータリーキルンや流動層炉
に装入し、シュレッダーダスト中の可燃分を熱分解ガス
化する方法があるが、完全密閉型キルン炉を除いては、
生成された熱分解ガスの熱量は１０００ｋｃａｌ／ｍ^３
程度しかない。そこで、このガス中のタール分を部分酸
化し、その熱でタール分をガス化する等のガス改質手段
を講じても、高々２０００ｋｃａｌ／ｍ^３程度である。

【００１２】従って、可燃ガスとしての利用価値は低
く、利用範囲も非常に狭いものになっている。また、こ
の手段でシュレッダーダストを処理した場合、灰分が未
溶融且つカーボンを含有するため、熱分解残渣処理のた
めの手段が別途必要となる。

【００１３】そこで、本発明は、これら熱量の低い可燃
性ガスを、あらためてそのための装置を設けることな
く、既存の装置を活用しながらその付加価値を高めて活
用範囲を広げんとするものである。更には、熱分解ガス
化後の熱分解残渣も同時に処理し、要は、シュレッダー
ダスト中の灰分及び可燃分も同時に処理して、その再資
源化を図らんとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のシュレッダーダ
ストの処理方法は、シュレッダーダストを熱分解ガス化
して熱分解ガスを生成し、この熱分解ガスをガス洗浄し
た後、コークス炉発生ガスと混合し精製して利用するこ
とを特徴とする。

【００１５】シュレッダーダストは、例えば廃棄物処理
設備のシャフト炉式ガス化溶融炉を利用して熱分解ガス
化することができる。

【００１６】ガス洗浄は、コークス炉にて発生する安水
を利用してフラッシングすることができる。また、安水
フラッシングの後に電気集塵する。

【００１７】また、熱分解ガスを洗浄したときに回収さ
れたタールを、コークス炉発生ガスより回収されたター
ルと混合して利用することもできる。

【００１８】

【発明の実施の形態】シュレッダーダストの大半は、プ
ラスチック系廃棄物である。従って、これらプラスチッ
ク系廃棄物は加熱され、部分酸化用の酸素を供給される
ことにより下記のような熱分解ガスを生成する。

【００１９】−Ｃ−Ｃ−Ｃ− ＋ｎＯ_２→Ｈ_２、ＣＯ、
ＣＨ_４、ＣｎＨｎ、Ｃ、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ 熱分解ガス化方式としては、一般的には、例えば、廃棄
物処理設備のロータリーキルン方式、流動層炉方式ある
いはシャフト炉式ガス化溶融炉方式などがある。ロータ
リーキルン方式には、完全密封された間接加熱キルン方
式と部分酸化燃焼方式とがある。

【００２０】間接加熱キルン方式にあっては、キルン内
温度は４００〜５００℃程度であるが、発生する熱分解
ガスとしては、完全乾留熱分解方式であるため、熱カロ
リーとしては比較的高く、４０００〜５０００ｋｃａｌ
／ｍ^３の熱分解ガスが得られるが、一方、外熱による間
接加熱方式であるため、設備的には熱伝導律速となり、
熱効率が悪く、伝熱面積が大きく必要となり設備的に大
がかりなものになる。

【００２１】ロータリーキルン方式の他の方法しては、
０．３〜０．６程度の空気比にて、プラスチック系廃棄
物の一部を燃焼させ、その燃焼熱により他の可燃分を熱
分解させる部分酸化燃焼方式が提供されている。この方
式は、内部熱を利用するため熱効率が高く、設備がシン
プルでコンパクトとなる。しかし、この場合、発生する
熱分解ガスのカロリーは高々１０００〜１５００ｋｃａ
ｌ／ｍ^３と低い。

【００２２】次に、流動層炉方式による部分酸化燃焼方
式では、５００〜７００℃に加熱された流動砂上にシュ
レッダーダストを供給する。供給されたシュレッダーダ
ストは、流動砂の熱により熱分解反応を受け、ガス化が
生じる。ガス化された熱分解ガスに部分酸化用の空気
（酸素）を供給することで、燃焼反応が生じ、熱が発生
する。該熱を流動砂が吸収し、供給されるシュレッダー
ダストの熱分解エネルギーとなる。この時発生した熱分
解ガスのカロリーも、部分酸化なので、１０００〜１５
００ｋｃａｌ／ｍ^３と低い。

【００２３】ところで、シュレッダーダスト中には、こ
れら可燃分の外に多量の灰分が含まれているが、上記し
たロータリーキルン方式や流動層炉方式にあつては、発
生する灰分温度は、せいぜい５００〜７００℃程度であ
るため、灰分の溶融温度に達していない。従って、熱分
解ガス化中に生じた熱分解残渣を溶融処理するための工
程（設備）をあらためて別途設けなければならない。こ
れに対して、シャフト炉式ガス化溶融炉の場合、溶融処
理するための工程（設備）をあらためて別途設ける必要
はない。

【００２４】次に、シュレッダーダストを熱分解ガス化
する一例としてシャフト炉式ガス化溶融炉を利用する場
合について図１に示す処理ラインの図を基に説明する。

【００２５】シャフト炉式ガス化溶融炉１にあっては、
シュレッダーダストは、灰分を炉底での溶融処理を行う
ため、コークス及び石灰が共に炉頂より装入される。

【００２６】溶融炉１内では、炉頂温度は６００〜７０
０℃で、上から乾燥、熱分解及び溶融ゾーンに分かれて
いる。装入されたシュレッダーダストは、まず、上記温
度で乾燥され、次に、可燃分は、熱分解ゾーンで熱分解
される。即ち、炭化水素分は、熱分解ゾーンにて部分酸
化熱分解及び単純熱分解され、炉頂より炭化水素分（Ｃ
Ｈ_４，Ｃ_２Ｈ_４，Ｃ_２Ｈ_６，Ｃ_３Ｈ_８，ＣｎＨｍ）、酸
化炭素物（ＣＯ，ＣＯ _２）及び水素分（Ｈ_２，Ｈ_２Ｏ）
として炉頂より排出される。

【００２７】一方、熱分解残渣や不燃物は、炉底に下が
り炉外より供給された酸素及びコークスの燃焼により高
温で溶融処理され、溶融スラグとして系外へ排出され
る。

【００２８】このように、シュレッダーダストをシャフ
ト炉式ガス化溶融炉を利用して熱分解ガス化する場合
は、シュレッダーダスト中の灰分も同一の炉内で溶融処
理され、溶融スラグ化が可能なので、前記したロータリ
ーキルン炉や、流動層炉方式のように、熱分解残渣を溶
融処理するための高温溶融炉を別途必要としないので、
コスト的にははるかに優利である。

【００２９】ところで、炉頂より排出された熱分解ガス
中の低級炭化水素分は、常温においてもガス状態を保つ
が、高級炭化水素分は常温にて液状、又は固体となり、
配管及びダクトの閉塞という弊害をもたらす。そのた
め、溶融炉１から排出された熱分解ガスは、直ぐに、ガ
ス洗浄塔２で洗浄処理する。ガス洗浄には、シュレッダ
ーダスト中の塩素分より発生する酸性ガス成分（ＨＣ
ｌ）の中和を考慮して、また、タール成分の洗浄塔２で
の遊離固着の防止のため、例えば、タール成分に対する
溶媒性が高いＮＨ_３水（安水）を用いる。その際、この
熱分解ガスの洗浄には大量の水が必要で、且つその水を
処理する設備が必要となる。

【００３０】ガス洗浄塔２で回収された熱分解油（ター
ル）は、油水中のスラッジ除去を経た後、油／水セパレ
ータにより油水分離し、水分を除去したあと、タール工
場において石炭および石油化学の原料として使用が可能
となる。

【００３１】ガス洗浄塔２を出た熱分解ガスは、ガス洗
浄塔２でのミスト分（水分、タールミスト）を含んでい
るため、排送機４に送る前に電気集塵機３で集塵してコ
ークス炉の精製装置に送る。コークス炉には、石炭の乾
留課程で発生した熱分解ガス（ＣＯＧ）を冷却する際に
多量の安水が生じ、また、これら安水を処理し副生物を
取り出すための精製ラインを有している。

【００３２】次ぎに、ＣＯＧの精製について、図２に示
すＣＯＧの精製ラインの図を基に説明する。

【００３３】コークス炉５より発生した約９００℃のＣ
ＯＧは、安水フラッシングで８０〜８５℃に冷却され、
次いで第１次冷却器６で水により３０〜４０℃まで冷却
されてタールや安水が除去される。タールと安水はデカ
ンター７で分離され、タールはタール貯槽へ送られる。
安水は、中和剤（ＮＨ_３水）としてシュレッダーダスト
の熱分解ガスのガス洗浄に利用することにより大幅なコ
スト減になる。

【００３４】次いで、第１次冷却器６を出たＣＯＧは、
第１次冷却器６でのミスト分（水分、タールミスト）を
含んでいるため、排送機９に送る前に電気集塵器８で集
塵される。集塵後のＣＯＧは飽和器１０に導入してＮＨ
_３が希硫酸により硫安として回収除去される。

【００３５】飽和器１０を出たＣＯＧは、第２次冷却器
１１で冷却された後、ベンゾール吸収塔１２に導入され
てベンゾールが吸収される。ベンゾール吸収塔１２を出
たガスは脱硫器１３で脱硫後、ガス溜め１４に送られ、
燃料として利用される。

【００３６】ベンゾール吸収塔１２でベンゼン等低沸点
炭化水素成分を除去して回収する理由は次のとおりであ
る。

【００３７】電気集塵器でミスト分離されたＣＯＧは、
酸性ガス及びタールミストも除去されているため、燃料
源として利用可能であるが、該ガス中には、揮発成分で
あるベンゼン等低沸点炭化水素成分も含まれているた
め、燃料とした場合、カーボン（スス）発生が多くな
る、という問題点を有している。

【００３８】一方、これら低沸点炭化水素成分は、化学
成分として有効活用できることから、これら熱分解ガス
を再度精製してこれら低沸点炭化水素成分を抽出してい
る。

【００３９】したがって、ＣＯＧは、低沸点炭化水素成
分等を除去一抽出して副生物となしている。

【００４０】一方、シュレッダーダストを熱分解ガス化
して生成した熱分解ガスの性状は、表２及び表３のＣＯ
Ｇ組成と熱分解ガス組成に示されるように、ＣＯＧと同
じような性状を備えている。

【００４１】

【表２】

【表３】 そこで、本発明にあっては、シュレッダーダストを熱分
解ガス化して洗浄した熱分解ガスを上記した既設のＣＯ
Ｇの精製ラインの第１次冷却器６にＣＯＧとともに導入
して混合して精製せんとするものである。

【００４２】すなわち、例えば、図１に示すシャフト炉
式ガス化溶融炉１でシュレッダーダストを熱分解ガス化
して生成した熱分解ガスを熱分解油（タール）の精製に
際しても、既設のＣＯＧの処理ラインの活用が可能であ
る。

【００４３】ＣＯＧの処理としては、タールの精製ライ
ンがあり、また、粉コークスの造粒（製団）があるの
で、シュレッダーダストの熱分解ガスのラインをこれら
精製ラインに繋いだり、あるいは造粒ラインにおけるタ
ールに混合して処理することができる。

【００４４】以上のように、本発明にあっては、シュレ
ッダーダストを熱分解ガス化して生成した熱分解ガスの
性状は、コークス炉発生ガスと同じような性状であるこ
とから、熱分解ガスの洗浄、精製、及び副生物の抽出−
活用に際しては、ＣＯＧの処理ラインをそのまま活用す
るので、シュレッダーダストから生成した熱分解ガスの
ための設備を新設する必要がなく、大幅なコスト減とな
り、実用技術として極めて有効である。

【００４５】ところで、シュレッダーダストを熱分解ガ
ス化して生成した熱分解ガスは、熱量的には、約１５０
０ｋｃａｌ／ｍ^３程度しかない。したがって、シュレッ
ダーダストの熱分解ガスの利用範囲が狭く、燃焼室で燃
焼させボイラーで熱回収して発電にしか活用できず、効
率のよいものではなかった。そこで、熱分解ガス中のタ
ール分の一部を燃焼し、該燃焼熱によりタール分をガス
化することによりガスを改質しても、高々、１０００〜
１５００ｋｃａｌ程度である。

【００４６】ところが、本発明にあっては、ＣＯＧの精
製ラインに繋いでコークス炉ガスと混合して精製するよ
うにしているため、混合する量を適当に制御さえすれば
充分に付加価値の高い燃料源として、その利用範囲が広
くなる。

【００４７】図３及び図４はシュレッダーダストの熱分
解ガスとＣＯＧの混合例を示す図である。

【００４８】シュレッダーダストの熱分解ガスとコーク
スガスの混合割合は、バーナ設備などに影響を与えない
ことなどを考慮して混合割合を調整する。図３の例で
は、熱分解ガスを６％混合させた場合、ガス発熱量で４
％程度低下し、Ｈ_２濃度としても３％程度低下するだけ
でＣＯＧ組成に大きな影響はない。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。

【００５０】（１）シュレッダーダストの熱分解ガスを
ＣＯＧと混合して既存のＣＯＧ精製ラインを活用しなが
らその付加価値を高めて活用範囲を広げることができ
る。

【００５１】（２）シュレッダーダストは、例えば廃棄
物処理設備のシャフト炉式ガス化溶融炉を利用して熱分
解ガス化することにより、シュレッダーダスト中の灰分
及び可燃分も同時に処理することができ、コスト的に優
利である。

【００５２】（３）ガス洗浄は、既存のＣＯＧ精製ライ
ン発生する安水を利用することにより、大幅なコスト減
になる。

【００５３】（４）熱分解ガスを洗浄したときに回収さ
れたタールは、ＣＯＧより回収されたタールと混合する
ことにより有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱分解ガス化にシャフト炉式ガス化溶融炉を利
用する場合の処理ラインの図である。

【図２】ＣＯＧの精製ラインの図である。

【図３】シュレッダーダストの熱分解ガスとＣＯＧの混
合例を示す図である。

【図４】シュレッダーダストの熱分解ガスとＣＯＧの混
合例を示す図である。

【符号の説明】

１：シャフト炉式ガス化溶融炉 ２：ガス洗浄塔 ３：
電気集塵機 ４：排風機 ５：コークス炉 ６：第１次冷却器 ７：デカンター
８：電気集塵器 ９：排送機 １０：飽和器 １１：第
２次冷却器 １２：ベンゾール吸収塔 １３：脱硫器
１４：ガス溜め

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ１０Ｂ 27/00 Ｆ２３Ｇ 5/24 Ｂ Ｆ２３Ｇ 5/027 7/00 Ａ 5/24 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ 7/00 ３０３Ｋ Ｆ２３Ｊ 15/04 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｄ (72)発明者 長田 守弘 北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本製 鐵株式会社エンジニアリング事業本部内 (72)発明者 額賀 寛 北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本製 鐵株式会社エンジニアリング事業本部内 (72)発明者 原岡 通朗 北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本製 鐵株式会社エンジニアリング事業本部内 (72)発明者 御手洗 重 北九州市戸畑区大字中原46−59 日鐵プラ ント設計株式会社内 Ｆターム(参考） 3K061 AA16 AB02 AB03 AC13 AC20 BA05 CA08 DA18 DA19 FA10 FA25 3K070 DA06 DA27 DA37 4D004 AA28 BA02 BA03 BA06 CA27 CA29 CA42 CB02 4H012 HA07 HB07 HB09 HB10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シュレッダーダストを熱分解ガス化して
   熱分解ガスを生成し、該熱分解ガスをガス洗浄した後、
   コークス炉発生ガスと混合し精製して利用することを特
   徴とするシュレッダーダストの処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、シュレッダーダスト
   を廃棄物処理設備のシャフト炉式ガス化溶融炉を利用し
   て熱分解ガス化することを特徴とするシュレッダーダス
   トの処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、熱分解ガスを洗浄し
   たときに回収されたタールを、コークス炉発生ガスより
   回収されたタールと混合して利用することを特徴とする
   シュレッダーダストの処理方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、ガス洗浄にコークス
   炉にて発生する安水を利用してフラッシングすることを
   特徴とするシュレッダーダストの処理方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、安水フラッシングの
   後に、電気集塵することを特徴とするシュレッダーダス
   トの処理方法。