JP2004035649A

JP2004035649A - 廃塗料のリサイクルシステム

Info

Publication number: JP2004035649A
Application number: JP2002192254A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tsutsui; 筒井　晃一
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】固形分濃度を調整できない廃塗料であっても一括処理可能であり、かつ、大量に発生する廃塗料残滓をも再資源化できる廃塗料のリサイクルシステムを提供する。
【解決手段】多様な形態を有する廃塗料を処理するためのリサイクルシステムであって、前記廃塗料を貯溜するための廃塗料貯槽と、前記廃塗料貯槽から供給された廃塗料を熱分解及び改質して改質ガスを発生させるための熱分解改質炉と、を有し、前記熱分解改質炉で熱分解されずに残った灰が回収可能となっている廃塗料のリサイクルシステム。熱分解炉と改質炉とが別個に設けられてもよい。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃塗料の完全なリサイクルを行なうのに好適なシステムに関する。
【０００２】
【従来技術】
塗料製造工場、塗装工場等から発生する廃塗料には、通常、有機溶媒や水溶媒で膨潤したりゲル化した塗膜形成性樹脂と、固形分中の４割前後を占める着色顔料、体質顔料、防錆願料等の顔料類と、残留する溶媒類とが含まれる。更に、塗着できずに回収された粉体塗料や塗料用シンナー類も廃塗料の範疇に入る。したがってその形態は一定ではなく、溶剤型では例えば溶媒類がほぼ完全になくなって固い塊状又は脆い塊状となったもの、溶媒類が樹脂中に閉じ込められてゲル状又はスラリー状となったもの、溶媒が多量に混ざっている液状のもの、飛散しやすい微粒子状粉体のもの、粉体が融着凝結した塊状のものがある。
【０００３】
従来、塗料製造工場、塗装工場等から発生する廃塗料は、例えば特開２０００−１５８０００号公報にあるように溶剤で固形分濃度を調整したものを加熱分離装置で分離し、気化した溶剤はコンデンサで凝縮して回収していた。そして、回収された溶剤は設備洗浄溶剤、塗料シンナー、燃料等として再利用し、また、溶剤を高度に除去した固形物は埋立て処分されていた。
【０００４】
また、一般的な廃プラスチック等の処理方法としては、例えば特開２０００−２９０６６６号公報にあるように、熱分解炉で廃プラスチック等を熱分解し、発生した熱分解ガスを高温水蒸気で改質して高カロリーガスを生成させ、これを発電等に利用することが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開２０００−１５８０００号公報の発明では、固形分濃度を調整できる廃塗料以外は取扱えず、さらに溶剤類は回収・再使用可能なものの、固形物については埋立てる以外に方法がなかった。また、仮にここで得られた固形物を上記特開２０００−２９０６６６号公報の方法で熱分解したとしても、廃塗料の固形分中約４割を占める顔料類については無機化合物が主体であるため、熱分解によって発生する大量の灰の処理に問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、固形分濃度を調整できない廃塗料であっても一括処理可能であり、かつ、大量に発生する灰をも再資源化できる廃塗料のリサイクルシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）多様な形態を有する廃塗料を処理するためのリサイクルシステムであって、前記廃塗料を貯溜するための廃塗料貯槽と、前記廃塗料貯槽から供給された廃塗料を熱分解及び改質して改質ガスを発生させるための熱分解改質炉と、を有し、前記熱分解改質炉で熱分解されずに残った灰が回収可能となっていることを特徴とする廃塗料のリサイクルシステム。
【０００８】
（２）多様な形態を有する廃塗料を処理するためのリサイクルシステムであって、前記廃塗料を貯溜するための廃塗料貯槽と、前記廃塗料貯槽から供給された廃塗料を熱分解するための熱分解炉と、前記熱分解炉で発生したガスを改質して改質ガスを発生させるための改質炉と、を有し、前記熱分解炉で熱分解されずに残った灰が回収可能となっていることを特徴とする廃塗料のリサイクルシステム。
【０００９】
（３）前記発生した改質ガスを貯蔵するためのガスタンクを更に備えることを特徴とする上記に記載の廃塗料のリサイクルシステム。
【００１０】
（４）前記発生した改質ガスが導入される、発電機又は熱エネルギー利用装置を更に備えることを特徴とする上記に記載の廃塗料のリサイクルシステム。
【００１１】
（５）前記熱分解されずに残った灰を処理するための焼成灰処理装置を更に備えることを特徴とする上記に記載の廃塗料のリサイクルシステム。
【００１２】
（６）前記焼成灰処理装置が、前記灰中の金属を回収するための酸処理装置である請求項５に記載の廃塗料のリサイクルシステム。
【００１３】
（７）上記に記載のリサイクルシステムから得られる、前記金属回収後の残滓を、フィラーとして含有することを特徴とする土木資材。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施の形態を示す。
【００１５】
図１は本発明の廃塗料のリサイクルシステムについて、その一実施態様を示す模式図である。リサイクルシステム１は、廃塗料貯槽２ａ、２ｂ、熱分解改質炉３、熱分解改質炉３から発生した改質ガスを貯留する生成ガスタンク４からなる。
【００１６】
廃塗料貯槽２は一つであってもよい。しかし、廃塗料の形態はスラリー状、スラッジ状、粉体状、塊状、ゲル状等の流動困難なものと、水分散体等の流動の容易なものとに別けられる。したがって、本図のように貯槽を２つに別け、熱分解改質炉３の真上またはその近傍には流動困難な廃塗料を貯めておく廃塗料貯槽２ａを、また、それ以外の場所に流動性のある廃塗料を貯めておく廃塗料貯槽２ｂを設けることが好ましい。なお、有機溶媒を含有する廃塗料については、本システムに導入する前に有機溶媒回収装置で溶媒を回収し、残った固形物を廃塗料貯槽２ａに貯留することが好ましい。
【００１７】
次に、流動困難な廃塗料を貯留する廃塗料貯槽２ａから廃塗料を熱分解改質炉３に供給する手段について説明する。まず、廃塗料貯槽２ａを熱分解炉３の真上に置いた場合には、その底部をホッパー状とし廃塗料貯槽２ａ底部から廃塗料の自重を利用して熱分解改質炉炉３へ落下させ、補助的に振動を与える方法がある。塊状物、スラッジ状物、粒状物であればこの方法で対応できる。また、スラリー状物、ゲル化物、微粉末については廃塗料貯槽２ａ底部にピストン型または螺旋刃回転型の押出し装置を設け、これによって直下の熱分解炉に落下させる方法がある。廃塗料貯槽２ａ底部あるいは押出し装置内の詰まりを防ぐために、廃塗料貯槽２ａ内の廃塗料に水を散布しておくと廃塗料の供給をよりスムーズに行なうことができる。
【００１８】
また、廃塗料貯槽２ａを熱分解改質炉３の上部近傍に置いた場合には、廃塗料貯槽２ａから熱分解改質炉３へ廃塗料を送る配管に傾斜を付け、螺旋刃回転型のような押出し装置を使って廃塗料を押出すことができる。配管の傾斜によってスラリー状やゲル状廃塗料中からにじみ出る溶剤が押出し装置に滞留することを防止できる。
【００１９】
原料となる廃塗料が比較的大きな塊状物、ゲル状物又はフィルム状物の場合は熱分解改質炉３に投入する前に数ミリ〜数ｃｍ、できれば１ｃｍ以下に粉砕又は裁断しておくことが好ましい。このように粉砕・切断を行なえば、熱分解装置への廃塗料の投入が容易となり、また、熱分解も容易になる。上記粉砕又は裁断を行なうタイミングは、廃塗料貯槽２ａへの受入れ前、貯溜中、廃塗料貯槽２ａから熱分解改質炉３への投入時のいずれも可能であるが、投入時に、例えばスクリュウ型の粉砕押出機で行なうことが最も好ましい。その理由は、廃塗料中に含まれる塗膜形成性樹脂類にはガラス転移点が低いものがあるため、粉砕・裁断後、熱分解改質炉３への投入までに時間を要すると再度相互に融着してしまう可能性が高いためである。
【００２０】
廃塗料貯槽２ｂを使用する場合には、流動性のある液状廃塗料をポンプで熱分解炉に供給し、滴下もしくは噴霧により炉内で燃焼させる方法がとられる。
【００２１】
熱分解改質炉３にて、廃塗料は３００℃から１２００℃、好ましくは５００℃〜１０００℃に加熱される。廃塗料の加熱が３００℃より低いときには、十分に熱分解することができない。一方、１２００℃より高いときには炉が痛み易くなる。熱分解改質炉３は炉の下部から導入される少量の空気によって廃塗料の一部を燃焼させて熱分解用の熱源とすることができる。勿論、ガス（本発明の装置で製造した改質ガスでも良い）又は電気により炉を直接加熱する方法や、加熱空気（本発明の装置で製造した改質ガスによる加熱もできる）を外部から導入する方法もあるし、これらの加熱方法を併用しても良い。炉内は酸素の供給を制限することにより還元層が形成されているため、熱分解により発生したガスはこの還元層で改質されＣＯとＨ_２を主成分とする可燃性の改質ガスとなる。なお、８００℃〜１０００℃に加熱された高温水蒸気と空気との混合気を上記熱分解により発生したガスに注入すれば、分解し難いチャー（カーボン微粒子）やダイオキシン等の可燃物も可燃性ガスに変換することが可能である。
【００２２】
本図において、熱分解改質炉３は改質炉を兼用しているが、改質炉は熱分解炉に連結させて別途設けてもよい。熱分解炉・改質炉一体型はシステム全体を小型化する場合に有利であるが、改質用に導入する高温水蒸気の温度および圧力の影響で熱分解性能が不安定となる可能性がある。更には、熱分解用に高温空気や助燃材を仕込むと改質性能が低下する可能性がある。したがって、熱分解炉および改質炉を別個独立型にするほうが性能面において好ましい。
【００２３】
改質されたガスは生成ガスタンク４に貯留され、燃焼用として使用される。もし熱分解改質炉３から発生する改質ガスを直接使用する場合には生成ガスタンク４は不要である。改質ガスの使用例としては、ガスエンジンやガスタービン等の発電機に送って発電を行ない、あるいは必要に応じて軽油等と混合・燃焼してディーゼルエンジン等の発電機に送って発電を行ない、自家使用又は電気会社への販売を行なうことができる。また、発電のときに発生する熱エネルギーを給湯や冷暖房に利用してコージェネレーションを行なうことも可能である。
【００２４】
さらに、改質ガスは熱エネルギー利用装置に導入されてもよい。例えば、廃塗料中の有機溶媒を回収する装置を併設する場合、得られた有機溶媒は塗料原料の一部、または洗浄溶剤としてリサイクルできる。さらには本システムで使用する廃塗料の加熱、また高温空気、水蒸気を発生させるための加熱器用燃料として、あるいは発電機の補助燃料としても使用することができる。
【００２５】
図２は本発明の廃塗料のリサイクルシステムに関する他の実施態様を示す流れ図である。廃塗料貯槽に貯留された廃塗料は熱分解炉１０に導入される。廃塗料貯槽の数、熱分解炉との位置関係、比較的大きな塊状物、ゲル状物又はフィルム状物を含む廃塗料の粉砕又は裁断、その他については、図１における廃塗料貯槽２と熱分解改質炉３との関連で説明したと同様である。
【００２６】
熱分解炉１０では、助燃材や高温空気の助けによって燃えにくい廃塗料であっても強制的に熱分解させることができる。熱分解炉１０にて、廃塗料は３００℃から１２００℃、好ましくは５００℃〜１０００℃、より好ましくは３００℃〜６００℃に加熱される。廃塗料の加熱が３００℃より低いときには、十分に熱分解することができない。一方、１２００℃より高いときには炉が痛み易くなる。発生する熱分解物は一酸化炭素、二酸化炭素および水蒸気であり、これらは改質炉１１へ送られる。また、灰も別途熱分解炉１０の底部から取出され、後述の処理を行なう。
【００２７】
改質炉１１には、燃焼バーナーを備えた加熱器１２から送られる高温の水蒸気と空気とからなる混合体が吹き込まれ５００℃〜１０００℃、好ましくは８００℃〜１０００℃に保たれる。そのため、上記熱分解物である一酸化炭素、二酸化炭素および水蒸気は、ほぼ完全に一酸化炭素と水素との混合物である改質ガスに変換される。また、好ましくない副産物であるチャ−やタールの大部分が改質ガスに変換される。
【００２８】
加熱器１２の燃料としては、廃塗料から回収した溶剤を使用することもできる。また、後述する発電の際に発生する廃熱を利用した熱交換器１３を設けて加熱器１２で加熱した水蒸気と空気とを更に昇温させることができる。この場合、図示内容と逆に加熱器１２の前に熱交換器１３を置いても良い。さらに、熱交換器１３の熱媒として、廃熱でなく改質ガスの一部を転用することもできる。供給できる改質ガス量が十分ある場合には、熱交換器１３に加熱器１２の機能を兼用させることができる。
【００２９】
改質器１１で生成された高温の改質ガスは、従来、熱交換器によって水蒸気発生用の熱媒として利用されてきた。しかし、本発明においてはチャーやタールさらには大量に存在する無機顔料類からの飛灰が蓄積することを防止するため熱交換器は使用しない方が実用的である。すなわち、改質炉１１からフィルター等を使用した除塵装置１４へ送り、ここでチャー、タール、顔料由来の金属微粒子、あるいは金属酸化物等の化合物からなる微粒子を除去し、冷却器１５で冷却し、必要に応じて図示しない生成ガスタンクに貯留する。勿論、上記飛灰が少ない場合は、改質器１１で生成された改質ガスを熱媒として利用することができる。この場合には、除塵装置１４と冷却器１５との間に加熱器１２を設置する。
【００３０】
生成ガスタンクに貯留された改質ガスは、図示しない発電装置に送られ、ガスエンジン、ガスタービンあるいはディーゼルエンジンを回転させるエネルギーとして使用する。発電時に発生した廃熱を熱交換器１３の熱媒として用いることができることは既述の通りである。なお、改質ガス供給が自動制御される場合には、生成ガスタンクを置かずに直接に発電、燃料として用いることもできる。
【００３１】
熱分解炉１０から排出される灰は焼成灰処理装置１６で、顔料に含まれるチタン等の金属や珪酸等の無機物を灰から分離する（以下の記載は図１の態様においても、その灰処理に適用できる）。廃塗料の熱分解で残った灰の主成分は顔料中に含まれる酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物及び珪酸等であり、残部は熱分解されずに残ったチャーである。
【００３２】
焼成灰処理装置１６においては、硫酸、塩酸等の酸処理により、あるいは陽イオン交換樹脂又はゼオライト吸着剤による吸着により金属類を回収することができる。ここでは、顔料として大量に使用される酸化チタンを含んだ灰を、酸処理装置によって硫酸法で回収する例を示す。先ず粉砕した灰を硫酸中に投入して撹拌し、酸化チタン（および酸化鉄等の金属酸化物）を硫酸塩とした後に水で希釈して硫酸塩水溶液とする。灰の成分中、チャ−は多孔質で硫酸塩水溶液よりも軽いため浮き上がり、また、硫酸塩水溶液に不溶の珪酸等は沈澱するため、それぞれ分離することができる。次に、硫酸塩水溶液を冷却すると硫酸鉄が析出するためこれも分離する。残ったチタン硫酸塩は加水分解により水酸化チタンとして回収し、この水酸化チタンを強熱して酸化チタンとする。
【００３３】
上記方法によって回収したチャーは再度熱分解炉１０へ戻し、珪酸等の残滓は必要により中和又は水洗後、土木資材のフィラーとして使用することができる。勿論、上記の金属酸化物等を回収しない段階の灰分を、路盤材等の土木資材用フィラーとして使用することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の廃塗料のリサイクルシステムは、塊状物、スラッジ状物、粒状物、スラリー状物、ゲル化物、微粉末状等、多様な形態を有する廃塗料を一括処理して改質ガスと灰を回収することができる。したがって、回収された改質ガスは発電用あるいは熱エネルギーとして利用でき、回収された灰からは顔料用金属類を分別して塗料用に再使用でき、余った残滓は路盤材等の土木資材として活用が可能である。
【００３５】
以上の通り、本発明のリサイクルシステムによれば、今まで廃棄に苦労していた廃塗料について全て再資源化が可能となるため、産業界の念願であるゼロ・エミッションを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃塗料のリサイクルシステムについて、その一実施態様を示す模式図である。
【図２】本発明の廃塗料のリサイクルシステムに関する他の実施態様を示す流れ図である。
【符号の説明】
１　　　リサイクルシステム
２ａ、２ｂ　廃塗料貯槽
３　　　熱分解改質炉
４　　　生成ガスタンク
１０　　熱分解炉
１１　　改質炉
１２　　加熱器
１３　　熱交換器
１４　　除塵装置
１５　　冷却器
１６　　焼成灰処理装置

Claims

多様な形態を有する廃塗料を処理するためのリサイクルシステムであって、
前記廃塗料を貯溜するための廃塗料貯槽と、
前記廃塗料貯槽から供給された廃塗料を熱分解及び改質して改質ガスを発生させるための熱分解改質炉と、を有し、
前記熱分解改質炉で熱分解されずに残った灰が回収可能となっていることを特徴とする廃塗料のリサイクルシステム。
多様な形態を有する廃塗料を処理するためのリサイクルシステムであって、
前記廃塗料を貯溜するための廃塗料貯槽と、
前記廃塗料貯槽から供給された廃塗料を熱分解するための熱分解炉と、
前記熱分解炉で発生したガスを改質して改質ガスを発生させるための改質炉と、を有し、
前記熱分解炉で熱分解されずに残った灰が回収可能となっていることを特徴とする廃塗料のリサイクルシステム。
前記発生した改質ガスを貯蔵するためのガスタンクを更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃塗料のリサイクルシステム。
前記発生した改質ガスが導入される、発電機又は熱エネルギー利用装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の廃塗料のリサイクルシステム。
前記熱分解されずに残った灰を処理するための焼成灰処理装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の廃塗料のリサイクルシステム。
前記焼成灰処理装置が、前記灰中の金属を回収するための酸処理装置である請求項５に記載の廃塗料のリサイクルシステム。
請求項６に記載のリサイクルシステムから得られる、前記金属回収後の残滓を、フィラーとして含有することを特徴とする土木資材。