JP2013248603A

JP2013248603A - 固形残渣に残留する塩素の除去方法

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Publication number: JP2013248603A
Application number: JP2012138201A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Abe; 良博阿部
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】塩化物の混在した廃プラスチックを熱分解させて、水と油と酸を除去した後の熱分解槽内の残渣物には多量の酸が検出されるため、再生エネルギーの粉炭としての利用の阻害要因となっていた。この残渣物に含まれる酸を除去することは可能か。
【解決手段】混在する塩化物が熱分解によって気化温度に至る過程において、残渣物が熱分解によって得られる熱量を保持している間に加水を行い、発生した蒸気の排気を利用して除酸する。
【選択図】図１

Description

本発明は、塩化物などの混在廃プラスチック（以下廃プラ）を原料として熱分解によって発生する残渣物に付着し、残留状態となった塩素を除去することを目的とする。残渣物の形状は、小塊状や粉体であり、いずれの場合も残留塩素が検出される。

混在廃プラを熱分解すると塩素が発生し、再生油や残渣物に付着することが問題であった。
塩素の数値は、大きくて２万〜３万ＰＰＭにもなり再生固形燃料には不適当である。
この残渣物に塩素が付着するのを防止しようとして熱分解温度を高めると、残渣物は粉体化し、粉体表面が凹凸化することによって燃料としての熱量が低下してしまう。

熱分解温度の設定を低くすると残渣物形状は大塊状か小塊状となりやはり塩素が付着する問題が発生している。
原料である固体の廃プラを気化させる時、塩化物の固体も気化する。共に気化するが最低限の塩化物の最終気化温度を越える気化時間も必要である。

この混在廃プラ熱分解温度は、塩化物の熱分解温度よりも高く設定される。塩化物固体を気体に変化し、全ての廃プラが気化すると高温ガスは混じり合って熱分解槽内の内圧の上昇にともなって前記熱分解槽外にでていく。分解槽と凝縮槽を連結させると凝縮によって溜出液が捕集されるが、この作用は本特許と関係しないので省略する。

高温ガスが分解槽より流出した後、残渣物が残る。残った残渣物を冷却させ、大気に触れても発火燃焼しない温度以下に冷却しても残留塩素は検出される。そのため固形物の残留塩素を除去し石炭の代替再生エネルギーとするには問題があった。

分解槽で発生した塩化水素ガスは、他のガスに同伴するか化合をして槽外に持ち出される。
分解槽より凝縮槽に移動する流出が良好でなく、炭化物の残渣に付着混合している塩素量は、再生エネルギーとし売買取引される場合には、３０００ＰＰＭ以下で無に近い方が好ましい。

熱分解以前の混在した廃プラの小片より塩化物の廃プラ小片を選別除去することは困難である。熱分解後の残渣物にある塩化物を除去させる方法は、熱分解時の分解槽内の水分の不足が原因ではないか。
ここに加水することで熱分解後の固形残渣物の脱塩脱酸を可能にした。
特願２０１１−２４５９５２阿部良博特願２０１１−２４５９５１阿部良博特願２０１１−２４０６２８阿部良博特願２０１１−２４０６２９阿部良博磁場を利用した空気流および燃焼反応独立行政法人産業技術研究所若山信子氏分離相良紘３名共著培風館

解決しようとする問題点は、自動車解体におけるシュレッダーダスト中に混在しているワイヤーハーネスが塩素を含むため、熱分解によって得られた油に塩素が混入し、燃料としての再利用が困難であったことである。このシュレッダーダストは、今迄再利用されず、埋立てゴミとされていた。

市民生活に必要でなくなった廃プラは包装容器利用法に基づき収集され、選別、洗浄、破砕等の工程を経てペレットに再成されているが、収集量に対し再利用可能は半量である。
この理由は、小片化し一度市中に出回ると分類の限界があり、塩化物が少量混じるために廃棄物として埋立てゴミになってしまうからである。

今日まで未活用の廃プラに、特別産業管理物の医療廃棄物がある。この特管物より熱分解させて得る油と残渣物の利用が困難な理由は、２項目あり１つは、廃棄物中に薬液を含むことや廃棄物に付着する水分量が５０％を超える点、もう１つは透析機器の消毒液が含まれその透析時に使用するホースが塩化物のため熱分解させると残渣物中に酸と塩が同居する大きな問題があることである。そのためこの医療廃棄物も再利用されず埋立てゴミ扱いになっている。

以上３点の課題を持つ廃プラを熱分解させると溜出液にも塩酸が含まれるが、油中の塩素の分離は本件の目的と異なるので説明を割愛する。
本目的の残渣物中の塩素の検出は前記３物件共に塩素除去をしないかぎり活用は困難である。

熱分解によって廃プラはガス化し、分解槽より外へ流出する。混入している塩化物の脱塩最高温度と一般廃プラの熱分解温度の違いにより廃プラに付着している水分が気化し蒸気となって熱分解槽を出て行く。その蒸気に同伴して廃プラガスも出て行く。が、槽内に水分が無くなると塩化水素は同伴するガスがなくなり槽内に残留し、残渣物のカーボンに付着する問題があった。

もう１つの原因は医療廃棄物や自動車解体シュレッダーダストは、金属を含むため、この金属及び金属片に塩素が付着し塩素値が高くなること。これらの脱塩方法は、熱分解以前も熱分解中においても今迄考えられなかった。

熱分解の手法として電磁誘導加熱で熱分解させる手段をとる際、被加熱体にＩＨコイルを巻き電磁誘導加熱させると被過熱体に磁力が発生し、混入した金属微粉と熱分解ガスが磁力に引かれ槽外に出てゆこうとする分解ガスを引き止める作用が起きている。

本発明によって、熱分解槽内に塩化水素ガスを引きとめている鎖の手を切ってやることが可能となる。分解槽内で水と酸は同体であるがそこに適宜に水分を吹き込んでやると槽内は、高温のため瞬時に高温蒸気が発生し、塩と化合して槽内内圧上昇と共に槽外で出ていく。
廃プラの熱分解途中及び終了時に加水し蒸気を発生させて水蒸気に塩化水素を化合させて槽外へ塩素を含んだガスを追い出す。

熱分解槽内に少量の水を加水すると水蒸気となり、微粒子となって槽内に拡散し残渣物に付着している塩化物を剥離し化合して槽内圧を高め、塩化水素ガスになり槽外にガスは出て行く。その工程を塩化物の熱分解終了の４２０℃迄に適宜加水させて行う。

熱分解槽内に加水ノズルを設け、塩化物が固体からガス体に変化するピーク時点に加水を行う。その後、塩化物か完全にガス化した最終期まで適宜加水を行う。加水回数は槽内温度の低下を促進しない程度がよい。

図１．は本発明装置の１実施例の断面図であって、槽底には１．熱分解槽底板、槽上部には９．熱分解槽上部鏡板がある。熱分解槽側板外周に２．電磁誘導コイルを巻きつけている。９．上部鏡板に１０．加水ノズルを設け、電磁弁などによって適当な時期に加水可能とする。４．は攪拌機駆動部、７．は攪拌機レーキである。攪拌機は、加水時に停止をさせず旋回させ残渣物カーボンの反転時に得られる助熱により水蒸気を発生させ、ガス化した塩化水素を同伴、または化合して槽外へ持ち出す。掻き寄せ状態と反転作用によりカーボンの表裏区別になく反転させて加水を全体にゆき渡らせる。

熱分解槽内に発生させた高温ガスは、５．ダクトを介して６．段塔に導き、凝縮させた液は、８．採油槽に集められる。これらの説明は本件特許の範囲でないため省略する。

加水させることによって塩化水素ガスは連通しているダクトより段塔へ入気する。これは、本件特許の範囲外により省略する。熱分解残渣物からは、数回の加水によって分解槽外に有害ガスが追い出される。熱分解完了と共に３．槽底バルブを開き残渣物をシュートを介して１１．残渣物冷却機に落し外気に触れても発火しない温度まで冷却し、１２．残渣物バルブより排出させる。

熱分解槽底部に接続した３．槽底バルブは、更に１３．シュートを介してシュート下端で１１．残渣物冷却機と連結している。残渣物冷却機の側板外周フレームはジャケット構造で構成し、冷却水を流して冷却機内の残渣物カーボンを冷却する。残渣物を熱分解槽より移送する槽底バルブの開放時期は、攪拌機のトルクにより指令する。

残渣物カーボンは、熱分解により高温を保持していて、酸素と触れると爆発、又は燃焼するエネルギーが残存している。このエネルギーの有効利用としてこの冷却機内に加水をおこなう。
冷却機内は、パドルスクリューとリボンスクリュー構造で残渣物を送りながら攪拌時に加水をしてカーボンに付着している塩化物を除かせる。

残渣物冷却機で残渣物を冷却しなければ、酸素を与えると燃焼が生じる。そこで残渣物が保持している４００℃以上の温度が５０℃以下になるまで冷却して取り出す。その後、残渣物に混入した金属及びガラス等の非鉄金属の除去を行う。

この熱量を残渣物が保持する間に加水をすることでカーボンや酸化鉄に付着した塩素を除去することが可能である。
残渣物冷却機に加水して発生する発火する可能性のある排ガスは、シールドラムを介して処理する。

残渣物冷却機は蓋をもうけてあり、熱分解機底部よりバルブを介して残渣物を受入れ、外気の浸入を防ぎ、前部フタに排気口と給水装置を備え、排気口にはシールドラムを介して排気し加水時の発生ガスを排除する。

産業上の利用の可能性

今迄塩化物の混入しているため焼却が不可能で埋め立されていた混在廃プラより油と石炭代替エネルギーとして粉炭を作り出すことが可能となった。加水を行う工程で得られる塩酸も再利用できる。これまで埋め立てられていた医療廃棄物、自動車の解体ダストなど塩素を含んだ廃プラでも熱分解によって再生エネルギーとすることが可能となった。

熱分解機と残渣物冷却機の実施を示した説明図である。（実施例１．）熱分解機と残渣物冷却機の加水ノズル位置を示した断面図である。（実施例２．）

１．熱分解槽底板
２．電磁誘導加熱コイル
３．槽底バルブ
４．攪拌機
５．ダクト
６．段塔又は凝縮塔
７．攪拌レーキ
８．採油槽
９．熱分解槽上部鏡板
１０．加水ノズル
１１．残渣物冷却機
１２．残渣物バルブ
１３．シュート
１４．残渣物加水バルブ
１５．ジャケット
１６．排気ダクト

Claims

混在廃プラスチック熱分解に於いて大気浸入防止と反転旋回させる攪拌羽根と攪拌トルクを知るセンサーと熱分解温度と熱分解ガス排出口と熱分解槽に直接加水させる残渣物除去加水装置。
前記請求項１の残渣物除塩加水装置の熱分解槽槽底バルブと空気浸入防止可能な残渣物冷却機の外板にジャケットと排ガス口と前記残渣物冷却機内に、反転と移送羽根をもうけた内部に加水させる構造の請求項１と２の残渣物除塩加水装置。
前記請求項１の残渣物除塩加水装置において最終温度４００℃以上を超えて加水させる請求項１と３の残渣物除塩加水装置。