JP2648412B2 - 混合プラスチツク廃棄物の処理方法及び処理装置 - Google Patents
混合プラスチツク廃棄物の処理方法及び処理装置Info
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Description
物を減容化、熱分解油化及び焼却など無公害に再資源化
を行うための前処理に関し、該試料から予め腐食性の塩
素を実質的に除去するための熱分解法及び処理装置に関
する。
生産量は、ポリオレフイン系プラスチツク(例えばポリ
エチレン、ポリプロピレン)が約37.0%、ポリ塩化
ビニル(PVC)系プラスチツクが約17.0%及びポ
リスチレン系プラスチツクが約12.0%と、これらの
熱可塑性プラスチツクが上位を占めており、プラスチツ
ク総生産量の約66.0%を占めている。
ラスチツク類は、混合プラスチツク廃棄物となつて排出
され、その廃棄量も年々増加している。
どからの一般廃棄物と生産、加工工場などからの産業廃
棄物に分類される。これらの混合プラスチツク廃棄物の
処理方法は、ごく限られた良質な種類を選別し、成形品
などに加工して再利用を行つているが、ほとんどが埋め
立てているか、焼却処分を行つているにすぎない。
棄物は、埋め立てる場所の確保が困難となり、その対応
が急がれている。この際、埋め立てる場所の問題点を早
急に解決するためには、混合プラスチツク廃棄物を焼却
処分を行うべきと考えられる。しかし、混合プラスチツ
ク廃棄物中には、塩素系プラスチツクが混入しているた
め、焼却により塩素分がHClに変換して排ガス中に混
入することにより、焼却炉、配管の劣化や腐食が促進さ
れる。さらにHClを含んだ排ガスがそのまま大気中に
飛散された場合には、生物や自然環境に悪い影響を引き
起こす原因となる。
l除去技術は、熱分解反応又は焼却などにおいて高温で
処理した後、生成ガス中のHClを湿式法及び乾式法で
除去している。湿式法は、主にアルカリ洗浄を行つてお
り、HCl除去率が高いが、廃水処理、除去装置及び維
持管理に多額の費用を要する。乾式法では、反応炉内に
直接アルカリ物質を噴霧する方法、移動層法などがある
が、湿式法よりHCl除去率が低い。このように従来の
HCl除去方法は、反応炉内が高温下で生成したHCl
にさらされるため腐食が一段と進行して破損が著しく、
対策が急がれている。一方混合プラスチツク廃棄物から
PVC系プラスチツクを完全に分別することは不可能で
ある。
な熱特性を利用して、前処理で無公害にHClとして除
去することは装置の腐食、大気汚染、脱HClした融解
固体物の再資源化、HClの再利用及び処理コストなど
の面で最も得策な処理方法と考えられる。
物からPVC系プラスチツク(PVC)を選別し排除し
ようとしても完全な分別は不可能である。ここで、混合
プラスチツク廃棄物中のHClを効率的に除去するため
には、PVC系プラスチツクの熱特性を把握して、熱的
な性質に沿つた脱HClの方法を検討する必要がある。
公害に処理するため、混合プラスチツク廃棄物を、減容
化、熱分解油化及び焼却などの処理を行う以前に、予め
該試料から有害なHClガスを除去する方法及び前処理
熱分解装置を提供することにある。
廃棄物中のPVC系プラスチツクが熱分解してHClガ
スのみが生成する条件下で前処理し、簡易な方法で脱H
Clする方法及びその装置を提供しようとするものであ
る。すなわち、混合プラスチツク廃棄物を前処理段階で
熱分解して脱HCl化を行うことにより、公害防止を前
提とした実用的な処理条件による減容化、熱分解油化及
び焼却などの資源の有効利用を効率的に行うための基本
的な手段を提供するものである。
物中のPVC系プラスチツクが熱分解して発生するHC
lを極めて高純度に回収し、再利用可能な純度及び濃度
で得ること方法及び処理装置を提供することにある。
ば、前記本発明の目的は、混合プラスチツク廃棄物を粉
砕してなる試料を、常温から最高到達温度が290〜3
30℃となるように、毎分8〜62℃の昇温速度で、全
加熱時間が4〜30分となるように加熱して、段階的に
昇温熱分解し、しかる後ガス生成物と融解固体物に分離
することを特徴とする塩素が実質的に除去され且つ減容
化された混合プラスチツク廃棄物処理物を得るための処
理方法によって達成され、さらに本発明の目的は、 a) 混合プラスチツク廃棄物を粉砕してなる試料を段
階的に最高到達温度まで加熱するための、温度が相互に
異なる複数の領域を有する、昇温熱分解を行う外部加熱
を有する熱分解反応装置、 b) 前記熱分解反応装置内に設置された反応筒に試料
を供給するためのホツパー c) 前記熱分解反応装置の反応筒内において試料を移
動せしめる異方向回転式二軸スクリユー、 d) 前記熱分解反応装置の反応筒出口側に加熱溶融し
た生成物を均一に混合する空間部分の反応室と流出圧力
を調整する調整バルブ e) 前記熱分解反応装置の反応筒出口の調整バルブか
ら流出するガス生成物と融解固体物とを分離するための
分離器及び f) ガス生成物から塩化水素(HCl)を回収するた
め回収器よりなる混合プラスチツク廃棄物の処理装置に
よって達成されることが見い出された。
廃棄物から、実質的に塩素を含有しないプラスチツク融
解物が得られ、しかも処理前と比べて約1/6〜1/1
5に減容化することができ、そのまゝ廃棄または埋め立
てることが容易であるばかりでなく、燃料として使用し
ても充分に利用できるものである。
クから熱分解して発生したHClが大気中に排出されず
に回収可能であり、その上HClが高純度で回収される
からその再利用が期待できる。
る。
熱すると特異な重量減少曲線を描くことが知られてい
る。ここで重量減少は、230℃以上で現れ、360℃
までの第1ゾーンと、360℃から420℃の第2ゾー
ン及び420℃から500℃までの第3ゾーンが観察す
ることができる。
離し、分解反応してHClが放出される。
−C結合の開裂による各種低級炭化水素やそれらの誘導
体が生成する。
何に前処理で、HClのみを除去することがポイントで
ある。PVC系プラスチツクは、常圧で230℃から3
60℃に加熱するとHClを発生するが、この温度領域
で完全に塩素分を除去することは非常に困難である。
分別収集した混合プラスチツク廃棄物を対象にして、簡
易な処理方法において脱HCl化することにより、次の
減容化、熱分解油化及び焼却などの処理対策のための適
正な情報を提供するものである。
は、混合物であればいずれでもよいが共重合体などでも
好ましい。また、混合プラスチツク廃棄物は、平均粒径
約20mm以下、好ましくは10mm以下に粉砕した物
であればフイルム状、シート状又は成型品などの形状に
関係なく用いられる。
る。まず、混合プラスチツク廃棄物をそのまま又は脱水
後、外部加熱を有する熱分解反応装置に設置しているホ
ツパーに投入し、その反応筒内では試料が異方向回転式
二軸スクリユーで常温から挿入されて反応筒内で段階的
に320℃の範囲まで均一な混合と流出圧力の調整を受
けて熱分解したHClに富むガス生成物と融解固体物の
混合物が流出される。その他の多量を占めるポリエチレ
ン、ポリプロピレン及びポリスチレンなどの汎用プラス
チツクは、約370℃以上でなければ気化しないという
熱特性の違いがあり、これら異種のプラスチツクは混合
されても、熱特性が併合せず、本来の特性をそのまま保
持している。
VC系プラスチツクから脱HClが選択的に生起し、純
度98.6%以上のものが得られ、用途の活性も十分に
可能である。
と共に脱HCl化されるため、熱分解油化又は燃料など
の資源として再利用と公害防止に役立つことができる。
このように本発明は、混合プラスチツク廃棄物を前処理
で脱HCl化して減容化した融解固体物が得れる基本的
な一連の処理方法とその処理装置を提供するものであ
る。
面に基づいて説明する。図1は本発明の装置の正面の概
略図、図2は平面の概略図、図3は右側面の概略図であ
る。図1の正面図において、熱分解反応装置(1)は、
加熱ヒーター(2)、温度調節器(3)、前記加熱ヒー
ター(2)で覆いされている円筒形の反応筒(4)、反
応筒(4)内に挿入されている熱電対(5−1、5−
2、5−3)、反応筒(4)の上部に設置し、試料を供
給するためのホツパー(6)、反応筒(4)内に試料を
導入する異方向回転式二軸スクリユー(7)、異方向回
転式二軸スクリユー(7)に連結して回転数を調節する
電機モーター(8)、反応筒(4)の出口側に加熱溶融
した生成物を均一に混合する反応室(9)と流出圧力を
調整する調整バルブ(10)及び生成物の内、ガス成分
のみを吸入するガス吸入管(11)、融解固体物のみを
流出する融解固体物流出管(12)から構成されてい
る。
(4)の上部に設置されたホツパー(6)からは、好ま
しくは粒径10.0mm以下に粉砕した混合プラスチツ
ク廃棄物が投入され、反応筒(4)内の異方向回転式二
軸スクリユー(7)で試料が移動せしめられる。異方向
回転式二軸スクリユー(7)で導入された試料は、反応
筒(4)の外周を加熱ヒーター(2)の電気回路中に接
続された温度調節器(3)で常温から330℃の範囲ま
で、最高到達温度が290℃〜330℃となるように段
階的に加熱され熱分解される。ここで、熱電対(5−
1)、(5−2)及び(5−3)は、各々独立してそれ
ぞれの領域の温度制御を行つており熱電対(5−3)の
領域が最高到達温度となる。最高到達温度の好ましい温
度は300〜320℃の範囲である。本発明において混
合プラスチツク廃棄物の粉砕試料を、段階的に前記最高
到達温度まで加熱することが目的達成のために必要であ
る。段階的とは常温から最高到達温度まで次第に温度を
上昇させながら加熱する操作である。具体的には約8〜
62℃/分、好ましくは32〜55℃/分の上昇速度で
加熱し、全加熱時間が約4分〜約30分好ましくは約4
分〜約10分となるように制御することが有利である。
の出口側にある反応室(9)で均一に混合され、さらに
調整バルブ(10)で流出圧力を調整することにより、
分離室内において、ガス成分と融解固体物に分離され、
それぞれガス吸入管(11)、融解固体物流出管(1
2)へと導かれる。
装置(1)の出口側ガス吸入管(11)に接続された吸
引ポンプ(14)、吸収塔(15)、噴霧管(16)、
吸収塔(15)内の充填物(17)、吸収液の抜き出し
管(18)及び微少ガスの吸着塔(19)から成つてい
る。
(14)により吸引塔(15)の底部から塔頂に向つて
上昇するHClが、塔頂部に設けている噴霧管(16)
から水が霧状になつて吸収塔(15)内を降下する。ま
た、吸収塔(15)内には水とHClの接触を良くする
ために充填物(17)を有している。吸収塔(15)を
降下する水と底部から上昇するHClは、接触して水に
吸収されて塩酸として吸収塔(15)の塔底に溜まり、
抜き出し管(18)により回収される。微少の有害ガス
はさらに吸着塔(19)を通過して完全に吸着される。
物中の減容化と脱HClの熱分解反応装置(1)を用い
て処理した実験結果について説明する。
熱分解反応装置(1)において、反応筒(4)、熱電対
(5−1、5−2、5−3)、ホツパー(6)、異方向
回転式二軸スクリユー(7)、調整バルブ(10)、ガ
ス吸入管(11)及び融解固体物流出管(12)は、耐
腐食性の素材(たとえばSUS27又はSUS32鋼
製)であつて、図示と同様の構造を有し、反応筒(4)
の長さが300mm、内径が26mm(2個)の内に、
スクリユーの長さが275mm、直径が14mm(2
本)、スクリユーに均一な間隔に翼が収めており、反応
筒(4)の空間容積が0.2lのものを用いた。
せ、その最高到達温度を260℃から320℃と種々に
代え、またPVCの混合割合を変えた混合プラスチツク
廃棄物の脱HCl状態を調べた。生成した融解固体物生
成物の残留HCl濃度の分析は、試料量10gを回分式
熱分解装置で常温から500℃まで等速昇温して熱分解
させ、ガス生成物、油生成物及び残留物に分離し、ガス
生成物中のHCl濃度をガスクロマトグラフイーとHC
l検知管で測定した。
レン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレンが混合して
いる産業廃棄物(PE・PP)と一般廃棄物から分別し
た玉子ケース(PVC)を用いた。PE・PPとPVC
の混合物の脱HCl熱分解処理には、試料量0.32〜
1.70kg/hrとした。これらの試料については、
種々の条件で脱HClした融解固体生成物の残留HCl
の分析結果を次に示す。
常温から500℃まで等速昇温して熱分解させ、生成し
たガス生成中のHCl濃度は、57.6wt%であり、
油生成物中に溶解しているHCl濃度は、微量であつ
た。また残留物中のHCl濃度は検出されなかつた。
去割合;表1は、本発明装置でPE・PPにPVCを
9.0wt%に混合し、処理量を一定にした場合、常温
から段階的昇温した熱分解温度260〜320℃におけ
るHClの除去割合の分析結果を示すものである。
量が0.32kg/hrと少ない場合、段階的な昇温の
最高温度260℃から300℃でもHClの除去割合に
変化がなく高い除去割合を示した。処理量が上記の約
3.8倍になると、300℃以上の昇温の最高温度から
高いHClの除去割合であることを確認した。
割合;
0wt%の範囲で混合し、常温から段階的に昇温熱分解
した最高温度を300℃と320℃とにおいて、処理量
を1.12〜1.92kg/hrとした場合のHClの除
去割合の分析結果と滞留時間の結果を示すものである。
ように求めた。
も、段階的に昇温熱分解する最高温度が300〜320
℃の比較的低温下であつても、99.9wt%以上の高
いHClの除去割合であることを確認した。
〜8.7分と短時間であることも確認した。
は、PE・PPにPVCを9.0wt%を混合し、常温
から段階的に昇温熱分解して最高温度320℃でHCl
除去を本発明装置で行つた場合と、既存の回分式装置で
等温下、320℃でHCl除去を行つた場合の除去割合
の結果を比較して示したものである。
の装置に比較して高い精度であり、HClの除去時間も
大幅に短縮されることを確認した。
は、本発明装置でPE・PPにPVCを5.0wt%か
ら15.0wt%を混合し、常温から段階的に昇温さ
せ、最高温度を300℃と320℃とで熱分解して脱H
Cl処理と減容化した溶融固体生成物の見掛け密度を示
すものである。ここで、常温におけるPE・PPにPV
Cを5.0wt%から15wt%を混合した見掛けの密
度は約0.13kg/lである。
生成物の見掛けの密度は、0.76〜0.78kg/lと
なり、常温での見掛けの密度に比べて約1/6に減容化
することが明らかとなつた。
果;本発明装置を用いて、PE・PPにPVCを5.0
wt%から15.0wt%を混合し、常温から段階的に
昇温させ、最高温度を320℃で熱分解して生成したガ
ス成分中のHClの分析結果を表5に示した。
6Vol%以上の高濃度であり、再利用が可能であるこ
とが分つた。
処理を行うために適した装置の一例の正面の概略図であ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 混合プラスチツク廃棄物を粉砕してなる
試料を、常温から最高到達温度が290〜330℃とな
るように、毎分8〜62℃の昇温速度で、全加熱時間が
4〜30分となるように加熱して、段階的に昇温熱分解
し、しかる後ガス生成物と融解固体物に分離することを
特徴とする塩素が実質的に除去され且つ減容化された混
合プラスチツク廃棄物処理物を得るための処理方法。 - 【請求項2】 混合プラスチツク廃棄物を粉砕してなる
試料を脱水した後昇温熱分解する請求項1記載の処理方
法。 - 【請求項3】 a) 混合プラスチツク廃棄物を粉砕し
てなる試料を段階的に最高到達温度まで加熱するため
の、温度が相互に異なる複数の領域を有する、昇温熱分
解を行う外部加熱を有する熱分解反応装置、 b) 前記熱分解反応装置内に設置された反応筒に試料
を供給するためのホツパー c) 前記熱分解反応装置の反応筒内において試料を移
動せしめる異方向回転式二軸スクリユー、 d) 前記熱分解反応装置の反応筒出口側に加熱溶融し
た生成物を均一に混合する空間部分の反応室と流出圧力
を調整する調整バルブ e) 前記熱分解反応装置の反応筒出口の調整バルブか
ら流出するガス生成物と融解固体物とを分離するための
分離器及び f) ガス生成物から塩化水素(HCl)を回収するた
め回収器よりなる混合プラスチツク廃棄物の処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP29770891A JP2648412B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 混合プラスチツク廃棄物の処理方法及び処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP29770891A JP2648412B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 混合プラスチツク廃棄物の処理方法及び処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05245463A JPH05245463A (ja) | 1993-09-24 |
JP2648412B2 true JP2648412B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=17850139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP29770891A Expired - Lifetime JP2648412B2 (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 混合プラスチツク廃棄物の処理方法及び処理装置 |
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1991
- 1991-10-18 JP JP29770891A patent/JP2648412B2/ja not_active Expired - Lifetime
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