JP2005212118A - 廃棄プラスチックの造粒方法および造粒装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄プラスチックから塩素含有プラスチック成分を十分に除去して低コストで粒状化できる、廃棄プラスチックの造粒方法および造粒装置を提供する。
【解決手段】塩素含有プラスチックと非塩素含有プラスチックとを含む廃棄プラスチックを処理する方法において、流動層を形成した廃棄プラスチックを、塩素含有プラスチックの軟化点未満の温度に加熱して、少なくとも非塩素含有プラスチックの一部を粒状化する廃棄プラスチックの造粒方法を用いる。容器１内の廃棄プラスチックに下部送風管６から高温のガスを送入して廃棄プラスチックの流動層を形成し、ガスにより廃棄プラスチックを塩素含有プラスチックの軟化点未満の温度に加熱し、少なくとも非塩素含有プラスチックの一部を粒状化するとともに、粒状化しない廃棄プラスチックをガスに随伴させて容器外に排出し、粒状化して容器下部に落下した廃棄プラスチック７を容器外に回収することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄プラスチックの造粒方法および造粒装置に関し、特に廃棄プラスチックをリサイクル利用するために塩ビを除去して造粒する方法および装置に関するものである。

廃棄プラスチックをリサイクル利用する場合、廃棄プラスチックはその嵩密度が小さいので、貯留性を高めるとともに取扱いを容易にするために、通常は造粒プロセスにより粒状化した後に、ペレット等として再生している。廃棄プラスチックを炉に吹込んで燃料や還元剤等として利用する場合も、粒状物として炉に吹込むことが望ましいことが知られている。特にフィルム系の廃棄プラスチックは、流動性や搬送性を高めるためにも造粒処理することが好ましい（例えば、特許文献１参照。）。

一方で、高炉等に廃棄プラスチックを吹込む場合や、マテリアルリサイクルする場合の用途によっては、廃棄プラスチックから塩ビ等の塩素含有プラスチックを除去する必要がある。廃棄プラスチックから塩素含有プラスチック成分を除去して造粒する方法として、塩素含有プラスチックの比重が重いことを利用して、廃棄プラスチックを破砕して水を用いて比重分離して塩素含有プラスチック成分を除去した後に造粒装置を用いて造粒する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特許第３２６６１４８号公報 特開平９−１７０００９号公報

しかし、水を用いた比重分離等で塩素含有プラスチック成分を除去する場合、塩素含有プラスチック成分の除去を十分に精度良く行うと、コスト高となる欠点がある。すなわち、特許文献２等に記載の方法のように水を比重分離媒体に用いた遠心分離機により廃棄プラスチックの比重分離を行うと、精度の良い比重分離は可能であるが、塩素含有プラスチックの分離処理を続けるうちに水が汚れ、廃棄プラスチックの汚れに起因する泡が装置内に発生し、泡が廃棄プラスチックに付着するために精度の良い分離が困難となる。そのため頻繁に水を交換して、少量ずつ廃棄プラスチックを処理することで分離の精度を上げることができるが、非効率的であり、排水の発生量も増加するので、多量の廃棄物処理には望ましくない。

また従来は、上記のようにして塩素含有プラスチックを分離処理した後に、例えば溶融または半溶融化させた後固化して造粒するために、水による比重分離後に、廃棄プラスチックを乾燥処理する必要があった。

また、遠心分離機を用いた比重分離装置は高額であるので処理コストが上昇する。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、廃棄プラスチックから塩素含有プラスチック成分を十分に除去して低コストで粒状化できる、廃棄プラスチックの造粒方法および造粒装置を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）塩素含有プラスチックと非塩素含有プラスチックとを含む廃棄プラスチックを処理する方法において、流動層を形成した廃棄プラスチックを、塩素含有プラスチックの軟化点未満の温度に加熱して、該加熱により少なくとも非塩素含有プラスチックの一部を粒状化することを特徴とする廃棄プラスチックの造粒方法。
（２）塩素含有プラスチックと非塩素含有プラスチックとを含む廃棄プラスチックを処理する方法において、容器内の廃棄プラスチックに下部から高温のガスを送入して前記廃棄プラスチックの流動層を形成するとともに、前記ガスにより廃棄プラスチックを塩素含有プラスチックの軟化点未満の温度に加熱し、該加熱により少なくとも非塩素含有プラスチックの一部を粒状化するとともに、粒状化しない廃棄プラスチックを前記ガスに随伴させて容器外に排出し、粒状化して容器下部に落下した廃棄プラスチックを容器外に回収することを特徴とする廃棄プラスチックの造粒方法。
（３）造粒装置内に投入した廃棄プラスチックをガス流により流動化させて加熱して粒状化することにより粒状物を製造する装置であって、前記造粒装置の下部に、ガスを送入して前記廃棄プラスチックを流動化させて流動層を形成するための散気板と、該散気板の一部を貫通して前記造粒装置の外部に前記粒状物を排出するための排出口と、前記造粒装置の側壁上で前記流動層の上面付近に位置する前記廃棄プラスチックの投入口と、前記造粒装置の上部に開口部を有し、該開口部より前記流動層の上部空間内に飛散する廃棄プラスチックの捕集装置を有し、前記上部空間部分の造粒装置の水平断面積が前記流動層を形成する部分の造粒装置の水平断面積より大きいことを特徴とする廃棄プラスチックの造粒装置。

本発明によれば、造粒前にあらかじめ比重分離等の手法を用いて塩素含有プラスチック成分の分離除去を行う必要がなく、塩素含有プラスチック成分の分離除去と造粒とを同時に行なうことが可能であり、低コストで塩素含有プラスチック成分を十分に除去した廃棄プラスチックの造粒物を製造できる。このためプラスチックのリサイクル利用が促進される。

本発明では、塩素含有プラスチックと非塩素含有プラスチックとを含む廃棄プラスチックを処理する際に、流動層を形成した廃棄プラスチックを、塩素含有プラスチックの軟化点未満の温度に加熱して、該加熱により少なくとも非塩素含有プラスチックの一部を粒状化する。廃棄プラスチックを、塩素含有プラスチック軟化点の温度未満で流動化させつつ加熱することで、塩素含有プラスチックと非塩素含有プラスチックとを必要以上に接触させることなく分離しながら、廃棄プラスチックのうち塩素含有プラスチックよりも軟化点の低い成分のみを軟化させることで粒状化させることができ、塩素含有プラスチックの混入が最低限となるように、廃棄プラスチックから塩素含有プラスチックを除去しつつ粒状化することが可能となる。廃棄プラスチックの主成分はポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）であるため、廃棄プラスチックを流動層中で、好ましくは１５０℃以上で加熱しながら流動化させることで塩素含有プラスチック成分以外を粒状化させることができる。一片のプラスチック片が軟化して粒状化する他に、軟化したプラスチック片同士が凝集して粒状化する場合もある。

一方で、廃棄プラスチック中の塩素含有プラスチックは軟化点未満の温度でしか加熱されないため、軟化不十分であり粒状化することがない。したがって、塩素含有プラスチックは流動層中でほぼ薄片状のままであり、粒状物に比べて飛散しやすいので、そのほとんどを軟化したプラスチック片に巻き込まれて粒状物に取り込まれることなく流動層外に飛散させることができる。すなわち、塩素含有プラスチックと粒状化したプラスチックの形状の違いを利用して、両者を分離することができる。このためには、例えば流動層を形成するガス流を重力方向と逆向きに設定して、プラスチック粒状物は重力方向に落下させて、薄片状のプラスチックはガス流に随伴してガス流と同じ方向に飛散して流動層外に排出されるようにガス流の速度を調整する等の方法を用いることができる。

より具体的には、塩素含有プラスチックと非塩素含有プラスチックとを含む廃棄プラスチックを、容器内の廃棄プラスチックに下部から高温のガスを送入して廃棄プラスチックの流動層を形成するとともに、ガスにより廃棄プラスチックを塩素含有プラスチックの軟化点未満の温度に加熱し、加熱により少なくとも非塩素含有プラスチックの一部を粒状化するとともに、粒状化しない廃棄プラスチックを前記ガスに随伴させて容器外に排出し、粒状化して容器下部に落下した廃棄プラスチックを粒状化プラスチックとして容器外に回収することで、塩素含有プラスチックを分離除去した廃棄プラスチックの粒状物を製造することが可能である。

廃棄プラスチックを塩素含有プラスチック軟化点の温度未満で加熱する際には、脱塩素反応により塩化水素が発生する温度未満で加熱することが好ましい。２００℃以上で脱塩素反応が顕著に進行するため、廃棄プラスチックは１５０℃以上、２００℃未満で加熱しつつ流動化させることが望ましい。

上記の方法の一実施形態を詳しく説明する。容器内の廃棄プラスチックに下部から高温のガスを送入して、廃棄プラスチックの一部を流動化して流動層を形成させて、１５０〜１８０℃程度、例えば１５５〜１６５℃程度に保持することで、流動層内の廃棄プラスチックを熱により軟化させて粒状化し、粒状化された廃棄プラスチックを容器外に落下させて冷却する。また、粒状化されなかった廃棄プラスチックを流動層を形成させているガスにより流動層外の流動層上部空間に吹き上げることで塩素含有プラスチック成分を分離し、分離された塩素含有プラスチック成分を前記容器外に除去することで廃棄プラスチックから塩素含有プラスチック成分を除去して粒状化プラスチックを得ることができる。

廃棄プラスチックは流動化可能なように、あらかじめ２５ｍｍ以下程度に破砕することが好ましく、２５ｍｍ以下程度に粗破砕した廃棄プラスチックが容器内で１６０℃程度に加熱されるように、上向きの高温の空気流中で流動化させる。廃棄プラスチックを流動化させるためには、流動層部分での空気流の上向き速度を４ｍ／ｓ以上程度とすることが好ましく、例えば粒径８ｍｍ程度の粒状物を製造する場合には、粒状化物が流動層外に落下するように、流動層部分での空気流の上向き速度を７ｍ／ｓ以下程度とすることが好ましい。流動層外に落下した粒状化物を冷却して脱塩素粒状化物とする。落下した粒状化物は、８０℃程度で冷却することが望ましい。冷却後は必要に応じて篩い分けを行い、粒度に応じてリサイクル利用する。以上のようにして廃棄プラスチックの主成分であるポリプロピレン、ポリエチレン等は粒状化する。一方、軟化温度の高いＰＶＣ等の塩素含有プラスチックは粒状化しにくいので上部に吹き上げられて流動層外に飛散させて分離する。このためには、廃棄プラスチックを２５ｍｍ程度に粗破砕した場合、流動層部分での空気流の上向き速度を４ｍ／ｓ以上程度とすることが好ましい。流動層外に排出された塩素含有プラスチックの流速が速いと、これを捕獲して容器外に排出することが困難であるので、流動層外上部のガス流速は流動層中よりも遅くすることが望ましく、流動層部分でのガス流速が４〜７ｍ／ｓ程度である場合には、例えば１〜２ｍ／ｓ程度とすることが望ましい。

塩素含有プラスチックの容器内からの捕獲は、複数箇所から行うと効率的である。捕獲された塩素含有プラスチックは加熱する等して脱塩素処理を行い、リサイクル利用することが望ましい。

上記の方法を実施するために、造粒装置内に投入した廃棄プラスチックをガス流により流動化して加熱して粒状化することにより粒状物を製造する装置であって、造粒装置の下部に、ガスを送入して廃棄プラスチックを流動化して流動層を形成するための散気板と、散気板の一部を貫通して造粒装置の外部に粒状物を排出するための排出口と、造粒装置の側壁上で流動層の上面付近に位置する廃棄プラスチックを投入するための投入口と、造粒装置の上部に開口部を有し、開口部より流動層の上部空間内に飛散する廃棄プラスチックを捕集するための捕集装置を有し、上部空間内のガス流速を流動層内のガス流速より遅くするために上部空間部分の造粒装置の水平断面積が流動層を形成する部分の造粒装置の水平断面積より大きくしたことを特徴とする廃棄プラスチックの造粒装置を用いることができる。

散気板とは、内部にガスを通すための流路が形成され、且つ上下方向に多数のノズル孔が貫設された構造体であって、造粒装置内に、廃棄プラスチックの流動層を形成するためのガスを送入するために、送風管と造粒装置の間に設けられる部材であり、例えば直径２〜１０ｍｍ程度の細管の集合体を用いることができる。耐火物に多数の孔部を形成したものを用いることも望ましい。このような散気板を用いると、プラスチックを均一に流動化させる効果がある。

塩素含有プラスチックの捕集装置は粉体を捕集可能な装置であればよく、具体的には、サイクロン式、バグフィルター式等を用いることができる。

図１に本発明の廃棄プラスチック造粒装置の一実施形態の概略図を示す。

図１において、１は塩素含有プラスチックを分離する反応容器、２は廃棄プラスチックを反応容器１内に供給するための投入口、４はガスを送入して廃棄プラスチックを流動化するための散気板、５は散気板の一部を貫通して反応容器１の外部に粒状物を排出するための排出口、６は散気板４に熱風を送る送風管、７は粒状化プラスチック、８は製品（粒状化プラスチック）クーラー、９は篩い、１０は熱交換器、１１は塩素含有プラスチックを捕集する捕集装置である。散気板４の上部（反応容器１の底部に相当）は、垂直断面Ｖ字型として、中心部に排出口５を設けることが望ましい。

投入口２より反応容器１内に供給された廃棄プラスチックは、送風管６と散気板４を通じて吹き込まれる熱風により流動化状態とされて流動層を形成し、流動層内で粒状化した粒状化プラスチック７は排出口５より反応容器１外に排出されて、製品クーラー８により冷却されて、篩い９により所定の粒度に分級する。粒状化されずに流動層外に飛散する塩素含有プラスチックは、反応容器１の上部で捕集装置１１により捕集される。捕集装置１１において、塩素含有プラスチック１２と排ガス１３とを分離する。

反応容器１においては、反応容器１の上部空間内のガス流速を流動層内のガス流速より遅くするために、反応容器１の上部の水平断面積が流動層を形成する部分の反応容器の水平断面積より大きくなるように設定する。例えば、流動層部分の上向きのガス速度が４〜７ｍ／ｓである場合、反応容器１の上部空間ではガス速度が１〜３ｍ／ｓとなるように上部の水平断面積を大きく設定することで、容易にガス流速を制御して、粒状化プラスチックを排出口５より排出して、流動層外に飛散する塩素含有プラスチックを捕集することができる。

図１に示す装置を用いて、廃棄プラスチックの造粒を行なった。表１に示す組成を有する廃棄プラスチックを、図示しない破砕装置により粒径２０ｍｍ以下に破砕して、約１０ｋｇ／ｈで反応容器１に供給した。廃棄プラスチックの水分は外数で６％であった。

２００℃の熱風空気を、散気板４を介して反応容器１の下部より、反応容器１内に４〜７ｍ／ｓで供給した。反応容器１の下部より吹き込まれた熱風により、反応容器１内は１５０〜１８０℃に保持され、廃棄プラスチックは流動化状態となった。廃棄プラスチック中のポリエチレン、ポリプロピレンは軟化凝集し、粒状化するとともに反応容器１下部に落下した。一方、塩素含有プラスチックはほぼそのままの形態を保持し、熱風とともに反応容器１上部に移動し、捕集装置１１で捕集された。反応容器１下部より７．９３ｋｇ／ｈの粒状プラスチックが、捕集装置１１より１．４７ｋｇ／ｈの塩素含有プラスチックが回収された。粒状プラスチック中の塩素濃度は０．３１％であり、廃棄プラスチックの脱塩素率は９７．８％と算出された。

本発明の廃棄プラスチック造粒装置の一実施形態の概略図。

符号の説明

１ 反応容器
２ 投入口
４ 散気板
５ 排出口
６ 送風管
７ 粒状化プラスチック
８ 製品クーラー
９ 篩い
１０ 熱交換器
１１ 捕集装置
１２ 塩素含有プラスチック
１３ 排ガス

Claims (3)

1. 塩素含有プラスチックと非塩素含有プラスチックとを含む廃棄プラスチックを処理する方法において、流動層を形成した廃棄プラスチックを、塩素含有プラスチックの軟化点未満の温度に加熱して、該加熱により少なくとも非塩素含有プラスチックの一部を粒状化することを特徴とする廃棄プラスチックの造粒方法。
2. 塩素含有プラスチックと非塩素含有プラスチックとを含む廃棄プラスチックを処理する方法において、容器内の廃棄プラスチックに下部から高温のガスを送入して前記廃棄プラスチックの流動層を形成するとともに、前記ガスにより廃棄プラスチックを塩素含有プラスチックの軟化点未満の温度に加熱し、該加熱により少なくとも非塩素含有プラスチックの一部を粒状化するとともに、粒状化しない廃棄プラスチックを前記ガスに随伴させて容器外に排出し、粒状化して容器下部に落下した廃棄プラスチックを容器外に回収することを特徴とする廃棄プラスチックの造粒方法。
3. 造粒装置内に投入した廃棄プラスチックをガス流により流動化させて加熱して粒状化することにより粒状物を製造する装置であって、前記造粒装置の下部に、ガスを送入して前記廃棄プラスチックを流動化させて流動層を形成するための散気板と、該散気板の一部を貫通して前記造粒装置の外部に前記粒状物を排出するための排出口と、前記造粒装置の側壁上で前記流動層の上面付近に位置する前記廃棄プラスチックの投入口と、前記造粒装置の上部に開口部を有し、該開口部より前記流動層の上部空間内に飛散する廃棄プラスチックの捕集装置を有し、前記上部空間部分の造粒装置の水平断面積が前記流動層を形成する部分の造粒装置の水平断面積より大きいことを特徴とする廃棄プラスチックの造粒装置。

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