JP2964379B2

JP2964379B2 - 廃プラスチック処理方法および装置

Info

Publication number: JP2964379B2
Application number: JP6026750A
Authority: JP
Inventors: 祥正三浦; 悦生荻野; 裕介岡田; 道雄伊藤
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JPH07233373A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリ塩化ビニル等の塩
素含有ポリマー（この明細書において、ポリ塩化ビニル
類という）を含むプラスチック廃棄物の一括処理に関
し、より詳細には廃プラスチックからの脱塩化水素およ
び脱塩された廃プラスチックの燃料化を行う廃プラスチ
ック処理装置に関する。この明細書全体を通して、脱塩
化水素を単に「脱塩」と略記することとする。

【０００２】

【従来の技術】ポリ塩化ビニル類を含む廃プラスチック
を焼却処理すると、大量の塩化水素ガスが発生するの
で、２次公害が起きる恐れがあり、また、発生した塩化
水素ガスによる装置の腐食が起こるため、ポリ塩化ビニ
ル類含有廃プラスチックの焼却処理は実用化には至って
いない。他方、ポリ塩化ビニル類を含む廃プラスチック
を燃料化すべく熱分解油化すると、生成油中に塩化水素
が混入する、低温部において凝集した塩化水素ガスによ
る腐食が起こる、加熱面でコーキングが発生する等の問
題があり、現在その解決策が検討されている。

【０００３】廃プラスチックを油化または燃料化する場
合は、その中のポリ塩化ビニル類を除去するためにかな
り大がかりな前処理装置が必要である。例えば、従来の
廃プラスチック油化では、図３に示すように、前処理工
程として、まず廃プラスチックを１次破砕ついで２次破
砕し、破砕物を洗浄し、重力選別により大部分のポリ塩
化ビニル類を除去し、押出機で減容した後、加熱炉から
の熱媒により廃プラスチックを熱分解し、ＮａＯＨ水溶
液で塩化水素ガスを吸収し、さらに熱分解後の油ガス中
の塩化水素ガスを脱塩槽にてＣａ（ＯＨ）₂で脱塩して
いる。

【０００４】また、図４に示すように、ヒータ(51)で外
装された攪拌槽(52)に廃プラスチックを投入し、これを
３００℃で溶融して溶融液(53)を攪拌機(54)で６０ｒｐ
ｍで攪拌し、発生した塩化水素ガスを吸収液に吸収させ
る攪拌槽方式や、図５に示すように、廃プラスチックを
エクストルーダ(61)に投入し、発生した塩化水素ガスを
やはり吸収液に吸収させるエクストルーダ方式も検討さ
れている。

【０００５】しかし、これらの方式はいずれも次の問題
を有していた。

【０００６】(1) 装置が大規模化する。

【０００７】(2) いずれも溶融廃プラスチック溶融液か
ら塩化水素ガスを自然放散させる方式のものであるの
で、攪拌槽方式では脱塩率９２％、エクストルーダ方式
では脱塩率９５％と、塩化水素ガスを完全に除去できな
い。

【０００８】(3) 低温油回収部において凝集した塩化水
素ガスによる腐食が起きる。

【０００９】(4) 伝熱面が限定されるので、スケールア
ップが難しい。

【００１０】(5) 加熱面でコーキングが起こる。

【００１１】廃プラスチックを燃料として使用する手段
として、ＲＤＦ、油化および直接燃焼（流動床炉、キル
ン炉等を使用）等があるが、ＲＤＦには、廃プラスチッ
ク中のポリ塩化ビニル類の分離が難しく焼却時に塩化水
素ガスが発生するという問題があり、油化には、現在開
発段階であり、コーキング、閉塞、塩化水素ガスによる
腐食が発生するという問題があり、直接燃焼には、多量
の塩化水素ガスが発生し、ダイオキシン公害が起こると
いう問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記諸問題
を解決することができる廃プラスチック処理方法および
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の廃プラスチック
処理方法は、ポリ塩化ビニル類を含む廃プラスチックを
２８０℃〜３２０℃の熱分解温度に保持して溶融熱分解
する熱分解工程と、１０００℃以上の燃焼ガスを廃プラ
スチック溶融液に吹き込んで同液を加熱するとともにポ
リ塩化ビニル類の熱分解により発生した塩化水素ガスを
溶融液から放出させるガス吹き込み工程と、塩化水素を
含む燃焼ガスを１７０℃〜１４０℃に冷却する冷却工程
と、冷却した塩化水素含有燃焼ガスを吸収剤によって脱
塩処理する脱塩工程とを備えていることを特徴とするも
のである。

【００１４】また、本発明の廃プラスチック処理装置
は、廃プラスチックを溶融熱分解する熱分解装置と、熱
分解装置内で発生した熱分解ガスを冷却する冷却装置と
を備えている廃プラスチック処理装置において、熱分解
装置が、空気と燃料とを混合燃焼させて高温の燃焼ガス
を発生させる炉と、炉内の燃焼ガスを熱分解装置内の廃
プラスチック溶融液に吹き込んで同液を加熱するととも
に廃プラスチック中のポリ塩化ビニル類の熱分解により
発生した塩化水素ガスを溶融液から放出させるガス吹き
込み装置とを備えており、冷却装置の後流に、冷却した
塩化水素含有燃焼ガスを吸収剤によって脱塩処理する脱
塩装置が設けられていることを特徴とするものである。

【００１５】本発明による廃プラスチック処理装置は、
脱塩された廃プラスチック溶融液を蓄えて燃料として送
り出す燃料供給装置を備えていることがある。燃料供給
装置は、例えば融液槽とポンプとからなる。

【００１６】燃料を燃焼して高温ガスを発生するに当た
っては、空気比を１に近くすることが好ましい。

【００１７】熱分解装置、例えば熱分解槽における熱分
解温度は、好ましくは２５０℃〜４００℃、より好まし
くは２８０℃〜３２０℃である。

【００１８】ガス吹き込み装置、たとえば吹き込み管に
よって廃プラスチック溶融液に吹き込まれるガスの温度
は、好ましくは６００℃以上、より好ましくは１０００
℃以上である。

【００１９】冷却装置、たとえば冷却塔における塩化水
素含有ガスの冷却温度は、好ましくは２００℃〜１００
℃、より好ましくは１７０℃〜１４０℃である。冷却温
度の下限値を１４０℃とし、全系温度を塩化水素ガスが
凝集しない温度範囲（１４０℃以上）に保つことによ
り、塩化水素ガスによる装置の腐食を防止することがで
きる。

【００２０】脱塩装置は、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂など
の吸収剤を用いて湿式ないしは乾式で操作される。

【００２１】脱塩後のガス中には廃プラスチックの分解
ガスが少量含有されるが、例えば分解ガス焼却装置によ
り焼却した後大気中へ放出することにより、２次公害の
発生を避けることができる。

【００２２】脱塩された廃プラスチック溶融液は、油化
装置に供給されてクリーンな灯油、軽油、ガソリン等に
精製されたり、燃料供給装置によって例えば分解ガス焼
却装置に供給されて燃料として使用されたりする。

【００２３】

【作用】高温の燃焼ガスを廃プラスチックの溶融液中に
直接吹き込み、同液と気液接触させるので、熱伝達速度
が大きく、熱を与えられた固形の廃プラスチックは速か
に溶融熱分解される。そして、ポリ塩化ビニル類を含む
廃プラスチックを２８０℃〜３２０℃の熱分解温度に保
持して溶融熱分解することにより、ポリ塩化ビニル類が
熱分解して塩化水素ガスを発生するとともに、非ポリ塩
化ビニル類の分解はわずかに抑えられる。

【００２４】またポリ塩化ビニル類の熱分解により発生
した塩化水素は、上記燃焼ガスの吹き込みにより、該燃
焼ガスに同伴させて該溶融液から効率よく分離される。

【００２５】ついで、この塩化水素ガスを含む熱媒ガス
は適温に冷却され、さらに塩化水素ガス吸収剤により塩
化水素ガスが除去される。そして、塩化水素を含む燃焼
ガスを１７０℃〜１４０℃に冷却することにより、塩化
水素ガスの凝集が抑えられて、同ガスによる装置の腐食
を防止することができる。

【００２６】

【実施例】つぎに本発明の実施例について具体的に説明
する。

【００２７】図１には、ポリ塩化ビニル類の脱塩を行う
廃プラスチック処理装置が示されている。

【００２８】ポリ塩化ビニル類を含む廃プラスチック
(P) はホッパー(1) およびフィーダ(2) を経てＳＵＳ３
１６Ｌ製の熱分解槽(3) 内の廃プラスチック溶融液(L)
中へ投入される。熱分解槽(3) の上方には火炉(4) が設
けられており、火炉(4) 内で燃料と空気とが混合されて
燃焼させられる。燃焼ガス(G) は、空気と燃料を理論空
気比で燃焼させることによって発生させたもので、その
組成はＮ₂およびＣＯ₂である。

【００２９】高温（１０００℃以上）の燃焼ガス(G)
は、吹き込み管(5) を通して熱分解槽(3) 内の廃プラス
チック溶融液(L) に吹き込まれ、吹き込まれた燃焼ガス
(G) によって廃プラスチックの溶融および熱分解に必要
な熱が同液(L) に与えられる。溶融液(L) と燃焼ガス
(G) は瞬時に激しく混合するので、溶融液(L) は分解槽
(3) 内で非常に均一となり、又コーキングも起ることは
ない。この時、廃プラスチック溶融液(L) の温度を３０
０℃に保つことにより、ポリ塩化ビニル類は熱分解し、
塩化水素ガスを放出する。他のプラスチック（ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテ
レフタレート等）はこの温度ではわずかに分解するのみ
で、ほぼポリ塩化ビニル類だけが分解される。

【００３０】ポリ塩化ビニル類の熱分解により発生した
塩化水素ガスは、燃焼ガス(G) に同伴して効率よく溶融
液(L) から放出される。この塩化水素ガスと燃焼ガス
(G) との混合ガスは、導管(12)によって冷却塔(6) へ送
られ、塩化水素ガスによる腐食が防止されかつＣａＯ等
の吸収剤の反応が起りやすい温度（約１５０℃）に冷却
される。この冷却は冷却管(7) を流通する冷却水によっ
て行われる。冷却された混合ガスは次に塩化水素ガス吸
収塔(8) へ送られ、吸収剤としてＣａＯが投入され、反
応物としてＣａＣｌ₂が排出される。こうして脱塩され
た混合ガスは吸引ブロワ(9) によって導管(13)を経て分
解ガス焼却装置(10)へ送られる。脱塩後の混合ガス中に
は廃プラスチックの分解ガスが少量含有されているが、
これは分解ガス焼却装置(10)において完全に焼却され
る。分解ガス焼却装置(10)では灯油等の燃料が使用され
る。なお既設の炉があればこれを分解ガス焼却装置(10)
として使用してもよい。

【００３１】熱分解槽(3) において脱塩された廃プラス
チック溶融液は、導管(14)によって同槽(3) から油化装
置(11)へ供給され、クリーンな灯油、軽油、ガソリン等
に精製される。なお、冷却塔(6) 下部で回収されるわず
かな分解油も導管(15)によって油化装置(11)へ供給され
る。

【００３２】従来技術と本発明の比較を表１に示す。

【００３３】

【表１】図２には、ポリ塩化ビニル類の脱塩を行うとともに、脱
塩された廃プラスチック溶融液を燃料化する廃プラスチ
ック処理装置が示されている。なお、図１に示した廃プ
ラスチック処理装置と共通のものについては、同一の符
号を付して説明を省略する。

【００３４】図１に示した廃プラスチック処理装置で
は、脱塩された廃プラスチック溶融液が導管(14)によっ
て油化装置(11)へ供給されていたが、図２に示した廃プ
ラスチック処理装置では、脱塩された廃プラスチック溶
融液は、ポンプ(21)によって導管(25)を経て、撹拌機(2
8)を備えた融液槽(23)に回収される。冷却塔(6) 下部で
回収されるわずかな分解油もポンプ(22)により導管(26)
を経て融液槽(23)に回収される。回収された廃プラスチ
ック溶融液はポンプ(24)により導管(27)を経て分解ガス
焼却装置(10)に圧送される。分解ガス焼却装置(10)の燃
料としては、スタート時だけ灯油等が使用され、常時は
融液槽(23)に回収された廃プラスチック溶融液が使用さ
れる。これにより、脱塩された廃プラスチック溶融液
は、塩化水素を含まない良質燃料として燃焼に供され
る。既設の炉があればこれを分解ガス焼却装置(10)とし
て使用してもよく、この場合は、廃プラスチック溶融液
の燃焼はエネルギー回収となる。

【００３５】なお、冷却塔(6) で回収される分解油と脱
塩された廃プラスチック溶融液はともに２５０℃以下で
は固結するので、これらに係わる槽(23)および導管(25)
(26)(27)は全て加熱および保温しておくことは言うまで
もない。

【００３６】従来技術と本発明の比較を表２に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【発明の効果】本発明の廃プラスチック処理方法および
装置によれば、高温の燃焼ガスを廃プラスチックの溶融
液中に直接吹き込み、同液と気液接触させるので、熱伝
達速度が大きく、熱を与えられた固形の廃プラスチック
を速かに溶融熱分解することができ、また上記燃焼ガス
の吹き込みにより、ポリ塩化ビニル類の熱分解により発
生した塩化水素を該燃焼ガスに同伴させて該溶融液から
効率よく分離することができ、塩化水素ガスの分離速度
を上げ、熱分解率を向上することができる。

【００３９】そして、塩素含有ポリマーを含む廃プラス
チックを２８０℃〜３２０℃の熱分解温度に保持して溶
融熱分解することにより、塩素含有ポリマーが熱分解し
て塩化水素ガスを発生するとともに、塩素非含有ポリマ
ーの分解はわずかに抑えられ、また、塩化水素を含む燃
焼ガスを１７０℃〜１４０℃に冷却することにより、塩
化水素ガスの凝集が抑えられて、同ガスによる装置の腐
食を防止することができ、これにより、塩素含有ポリマ
ーを含む廃プラスチックを効率よくかつ塩化水素ガスに
よる腐食などの問題を生じることなく有効利用できる物
質に変換することができる。

【００４０】しかも、熱分解槽内に伝熱面を有さないの
でコーキング発生の恐れがない。また装置のスケールア
ップも容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃プラスチック処理装置の１実施例を
示すフローシートである。

【図２】本発明の廃プラスチック処理装置の他の実施例
を示すフローシートである。

【図３】従来の廃プラスチック処理装置を示すフローシ
ートである。

【図４】従来の廃プラスチック処理装置を示す概略図で
ある。

【図５】従来の廃プラスチック処理装置を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

３：熱分解槽４：火炉５：吹き込み管６：冷却塔８：吸収塔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１０Ｌ 1/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０２Ａ (72)発明者伊藤道雄大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (56)参考文献特開昭49−52172（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C10G 1/10 B09B 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリ塩化ビニル類を含む廃プラスチック
を２８０℃〜３２０℃の熱分解温度に保持して溶融熱分
解する熱分解工程と、１０００℃以上の燃焼ガスを廃プ
ラスチック溶融液に吹き込んで同液を加熱するとともに
ポリ塩化ビニル類の熱分解により発生した塩化水素ガス
を溶融液から放出させるガス吹き込み工程と、塩化水素
を含む燃焼ガスを１７０℃〜１４０℃に冷却する冷却工
程と、冷却した塩化水素含有燃焼ガスを吸収剤によって
脱塩処理する脱塩工程とを備えていることを特徴とする
廃プラスチック処理方法。
【請求項２】廃プラスチックを溶融熱分解する熱分解
装置と、熱分解装置内で発生した熱分解ガスを冷却する
冷却装置とを備えている廃プラスチック処理装置におい
て、熱分解装置が、空気と燃料とを混合燃焼させて高温
の燃焼ガスを発生させる炉と、炉内の燃焼ガスを熱分解
装置内の廃プラスチック溶融液に吹き込んで同液を加熱
するとともに廃プラスチック中のポリ塩化ビニル類の熱
分解により発生した塩化水素ガスを溶融液から放出させ
るガス吹き込み装置とを備えており、冷却装置の後流
に、冷却した塩化水素含有燃焼ガスを吸収剤によって脱
塩処理する脱塩装置が設けられていることを特徴とする
廃プラスチック処理装置。