JP2009256161A - 塩化水素ガス液化濃縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塩素含有系廃プラスチック及び各種類混合混在する廃プラスチックを乾留工程に於いて排出される塩素を脱塩させ、脱塩させた塩化水素を除去させて含有塩素量の少ない残渣物の製造は可能か。
【解決手段】油化機能と脱塩を共有する廃プラスチック乾留装置に於いて油化と共にガス化させた塩化水素に水を噴霧させ捕集と冷却により液化させる。冷却させた液体を噴霧により塩化水素ガスに吹き付け捕集、冷却を連続に繰り返して所定の塩酸濃度を得ることで特に塩酸は再利用を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は高分子廃棄物中に含まれる塩化物及び塩素系の混在する廃プラスチックを選別することなく油化させて、残りの残渣物を脱塩による低塩素含有量の固形燃料として活用を図る過程に於いて、排ガスを水と密に接触させて塩酸を製造する。

廃プラスチックの油化に関する方法は今日まで多くの方法が提案されてきたが、実用化には大きな課題があった。
それは各機器間の経路における結晶物の生成、積層、固着による閉塞であった。もう一つの問題は熱分解工程に於いて発生する排ガス中の塩化水素ガスによる装置の腐食と人体への影響である。大気への放出が不可能なためアルカリによる中和等で低減化を図ってきた。

そこで塩化ビニル樹脂を除き炭化水素系樹脂のみを油化させる方法が用いられたが実用化には至らなかった。その理由はフィルム及び容器等に印刷の必要性のため可塑剤として塩素が使用されていて、熱分解時に発生する塩化水素ガスが水に吸収されて塩酸となり、温度低下させると設備の低温部に損傷が生じた。

一般に我々市民の身近に使われている廃プラスチックは各市町村で収集され、中間処理業者の手により塩化ビニルとペットボトル、発泡スチロールを除去した後、再生処理工場に集められて再度人手により塩化ビニルのみを目視によって除去し、小片に破砕し洗浄して比重選別を行う。その方法は水路の流水に投げ込んで浮上流下するもののみをスクリーンにて掬い取り、水切りと乾燥を行った後加熱溶融させて押し出し機によって線材とし、さらにペレットにして加工原料として再利用が図られている。
一方沈殿した重い廃プラスチックは全て埋め立てられている。
その量は収集される廃プラスチックの５０％以上を占め、活用されないゴミとなっている。

なぜ埋め立てられるのか。一部の行政では焼却されているのになぜ燃料に出来ないのか。その原因は燃焼によって発生する塩化水素ガスによる酸性雨の問題であった。
焼却不可能な廃プラスチックを生石灰で固めたＲＤＦと呼ばれる固形燃料も塩素含有量が０．５％近く含まれているため燃焼させると塩化水素ガスが発生する問題がある。
もし今日まで長い年月埋められてきた廃プラスチックの再利用が叶い、プラスチック分解油と固形燃料を作ることを可能とするためには、脱塩工程における塩化水素ガスの処理の問題を解決することが必要である。
その処理方法は水と塩化水素が結びつきやすい利点を利用して、熱分解機よりの排出ガスを高温に保ち、冷却槽に導入して周囲より冷却し、水を使用してガスと密接に接触させて所定の塩酸濃度になるまで繰り返し液化した水を冷やしながら噴霧とガスとの充分な接触を図り、塩化水素ガスの液化と濃縮させることを主目的としている。

処理されるこれらの廃プラスチックは製造過程に於いて着色や文字等の印刷の必要性や強度の必要性、あるいは透明性を求めて可塑剤や色々な触媒が使われている。これらは熱分解により塩化化合物や金属化合物、塩化ナトリウムなどが低位部や低温部の内壁面に付着し、積層が繰り返されて閉塞障害を起こす。また塩化水素ガスによる人体に対する影響が非常に大きく危険であり、中和させるには触媒の占める金額が大きく商業ベースに乗らない等の問題もあった。
特開平８−３０２３５９ 昭和電線電機株式会社他３社 特開平１０−２１７２４６ 株式会社東芝 特開平１１−１５８３１９ 株式会社東芝

解決しようとする問題点は熱分解による塩化水素ガスの処理と設備の低位部内壁への結晶物の付着、積層、閉塞等の障害の除去と防止対策である。

本発明は塩素含有高分子及び塩素系の混在する廃プラスチックの熱分解により、脱塩ガスは塩素を含んだ油蒸気が発生すると塩化水素ガスを熱分解槽よりも低位部に置いた冷却槽内に導入させ、壁面よりの冷却と前記冷却槽上部に設けた接触槽とにガス接触物を収容させ、接触槽最上部より水を噴射させて霧化させ、塩化水素ガスを水と密接させて液化した希塩酸に加水させて繰り返し、繰り返しにより塩酸を濃縮させる。

本発明は熱分解により廃高分子処理物より最大限塩化水素ガスを放出させたガスは大気に出さず、水と濃密に接触させて温度を下げて液化させる。さらに水を加えながら噴霧と噴霧によって濡れた網織の高分子片にエジェクターの吸引によって上昇させるガスと上部よりの霧水とを対流させ、捕集液の希塩酸を繰り返しの使用によって熱分解を続けることで濃塩酸を製造する。

熱分解槽の排ガス口よりも凝縮槽を下位部に置き、凝縮槽下部に集液槽と凝縮槽上部に接触槽を積み重ねて連通させる。接触槽の槽頂上部に霧化させる噴射ノズルと排ガス口を設ける。
凝縮槽の外周胴板を二重構造とし、冷却水を通して槽胴を冷却し、凝縮槽と接触槽に高分子破片の接触面積の効率化向上の接触材を収容して再頂部に設けたノズルによって水と捕集した希塩酸を共に噴射させて塩化水素ガスと接触させる。

図１は本発明の脱塩ガスの捕集と液化と濃縮の実施方法を示した説明図である。
１．は熱分解槽で熱分解槽より排出する塩化水素ガスは２．凝縮槽に導入され、３．は壁面を縦に波状で円周を取り巻いた二重構造とし、内部に１６．廃高分子破砕物を適当な隙間を設けて内蔵させ、凝縮槽に入気したガスが壁面と内蔵して液に濡れた高分子廃棄物である接触材に接触して液化が促進され、凝縮槽下部に接合させた５．集液槽に収集される。

凝縮槽上部に接続した４．接触槽内にも前記接触材の廃高分子破片を収容させて接触面積の増大を図り、接触槽再頂部の６．噴射ノズルにより霧化させ、上昇する塩化水素ガスと対流させて散布させた液体により内臓の高分子片が濡れて接触面積を増加させる。

７．排ガス口は１５．水槽に沈めた１４．エジェクターポンプにより吸引させる。吸引圧力は負圧とする。
負圧を維持させることで無酸素状態を作り、爆発や火災を防止する。
凝縮槽と接触槽に内蔵した廃プラスチックはポリプロピレンの廃プラスチックでもってガス通気路を保持させた空間を設ける。

内蔵した廃プラスチックは塩酸濃度の上昇により酸化溶解を起こし最終には溶けて無くなるが補充させれば良い。接触作用を保つのが目的で比較的低温で分解することには問題が起きないが、使用する高分子片はポリプロピレンが良い。

５．集液槽の温度の上昇を防止する為に１０．フッ素の熱交換パイプを渦巻状に収容させる。
８．塩酸冷却槽にも前記同様の熱交換装置を設け、１１．水槽の水温上昇防止にチラーによって冷却水の温度を低下させて繰り返し使用する。

捕集と冷却により繰り返し使用することによって希塩酸も徐々に濃度が高くなり、塩酸は比重により感知させてポンプにより９．塩酸槽に送液する。目的の塩酸濃度は比重１よりも重い１．１程度を目的とする。

７．接触槽ガス排出口と１４．エジェクターポンプを連通させ、排ガスは水槽に沈めたエジェクターポンプにより吸引させて水中に放出させ、塩化水素ガスは水と接触して水面に泡となり放散させる。

脱塩させる温度は８２℃以上４００℃を越えた近辺としてこの間に油分と水と塩酸が混じるため８．塩酸冷却槽上位部より油分は間欠に抜き取りを行い、別工程に於いて気水分離機により分級する。

凝縮槽と接触槽に収容させた廃プラスチックは塩化水素ガスのため溶解するが、溶解すれば常温に近い温度で溶けるのはエネルギーが少なくてよい。溶ければ廃プラスチック片を供給すればよい。もし混在する塩化ビニル片が在っても塩酸濃度が低いため塩素は放出しない。

熱分解槽と凝縮槽と接触槽とで捕集し切れなかった塩化水素はエジェクターポンプより放出時水に溶けてＰＨ値が酸性に向かうがアルカリで中和させればよい。
この脱塩装置は一般ゴミの分別、分級不可能な廃プラスチックで平均塩素量は２万ＰＰＭ以下を対象とし熱分解後の残渣物は５千ＰＰＭであり、固形物を固形燃料として活用することを目的とした設備である。

この脱塩装置の特徴は一般プラスチックゴミの中に存在する表面はプラスチックで裏面は銀紙のものや内容物の附着や汚れのあるもの、あるいは水によって分級されて沈殿した廃プラスチックを固形燃料とする設備である。

集液槽に設けた１２．濃縮液引き抜き口より間欠にて槽低位部に比重の重い塩酸を引き抜き、塩酸濃縮槽に送液する。同じ濃縮槽に送るなら上部も下部も同じではないかと疑問が生じるが、極力塩酸濃度の低い液体を噴霧させる方が設備の耐久に結びつく。

脱塩ガスを処理物より放出させ、捕集による塩酸化は塩化水素ガスと水とが自然に結合する。捕集冷却までは高温に保ち、熱分解機より冷却させる凝縮槽を低位置に置くことで連通させた配管が室温である外気と熱交換し、液化して分解槽内に戻ったり温度の低下によって凝固したりすることを防止する。

最終脱塩に必要な温度は４３０℃近辺に保つことで樹脂の持つ粘着性が乾燥されることによって通気管内壁に附着の低減となる。

塩化水素ガスを水に接触吸収させた希塩酸を排出する塩化水素に繰り返し接触させることによって塩酸濃度を徐々に濃くする。接触する温度は出来る限り８０℃未満として塩酸濃度を３０％未満で噴霧させ、それ以上は塩酸槽に貯めて塩酸槽の上澄み液を抜いて噴霧液に使用し、重い下部液を残留させて濃度調整をする。

８．塩酸冷却槽に収容された希塩酸を繰り返し２．凝縮槽内に散霧させて槽内に収容した１６．網目状高分子を濡らし、繰り返し接触吸収させることによって濃縮した塩酸を得る。

脱塩ガスの捕集と液化と濃縮の実施方法を示した説明図である。 熱分解槽と凝縮槽との関係を示した説明図である。

符号の説明

１熱分解槽
２凝縮槽
３冷却槽
４接触槽
５集液槽
６噴射ノズル
７排ガス口
８塩酸冷却槽
９塩酸槽
１０熱交換パイプ
１１冷却水槽
１２濃縮液引き抜き口
１３循環液口
１４エジェクターポンプ
１５水槽
１６接触材

Claims (3)

1. 高分子廃棄物を油化させる熱分解槽の上位部に排ガス口を設け、排ガス口と凝縮槽とを結合させた連通管を排ガス口よりも下部位置に設けた凝縮槽の下部に集液槽と前記凝縮槽上部に接触槽を設けて連通させ、接触槽最上部に噴射ノズルを設けてさらに接触槽上位部に設けた排気口をエジェクターポンプに連通させた塩化水素液化濃縮装置。
2. 前記請求項１の接触槽と凝縮槽との槽内に高分子片を収容し、集液槽と冷却槽内に渦巻状にパイプを巻いて挿入して通水させる前記請求項１の塩化水素液化濃縮装置。
3. 前記接触槽と凝縮槽槽内に収容した高分子片は網目状の高分子片で、集液槽と冷却槽内に収集された希塩酸を再度凝縮槽内に導入して繰り返し噴霧させた前記請求項１、２の塩化水素液化濃縮装置。

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