JP3266855B2 - 含塩素重合体組成物の脱塩素方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ポリ塩化
ビニルのような含塩素重合体組成物の脱塩素方法とその
脱塩素に使用される装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックは軽くて耐久性に富み、成
形性がよく化学的にも比較的安定で他の材料にない優れ
た特性があり、しかも安価であるため日用品等に広く使
用されている。

【０００３】しかしながら、その反面廃棄物となったと
きは、この特性が裏目となり、一般家庭、各種事業所、
製造関連産業から廃棄される使用済み廃プラスチックは
腐らず嵩張り、燃やすと混入しているポリ塩化ビニル等
から有害な塩素系化合物を発生し、このことに起因して
焼却炉を腐食させたり環境を汚染させたりする厄介な問
題を惹起する。

【０００４】ところが、プラスチックを焼却処分する際
に発生する塩素系化合物による焼却炉の腐食を防止する
有効な技術および発生した有害な塩素系化合物を系内に
完全に閉じ込める技術が確立していない。そのため、都
市系廃棄プラスチックの焼却処分に際してはポリ塩化ビ
ニル等の含塩素プラスチックを分別除去し、精々、その
量を少なくして焼却している。

【０００５】しかし、多量の廃棄プラスチックから含塩
素プラスチックをほぼ完全に分別除去することが困難で
あることにも起因して、大部分が埋め立て処分されてい
るのが現状である。

【０００６】他方、廃プラスチックの再利用を考えると
き、プラスチックの発熱量は１０，０００ｋｃａｌ／ｋ
ｇと高く、塩素を除去すれば良質な重油代替燃料となる
ほか一例として製銑用高炉における鉄鉱石の還元剤或い
は熱源としての微粉炭と代替できる。高炉への利用に際
しては、廃プラスチックを直径６ｍｍ程度の粒状にし熱
風とともに高炉内へ吹き込み、炉内の高温によってプラ
スチックが瞬時にガス化させる方法がある。

【０００７】高炉で溶銑を１トン造るのに微粉炭を１５
０ｋｇ程度使用しているが、廃プラスチックを利用でき
れば、銑鉄１トン当たり、５０ｋｇの微粉炭を廃プラス
チックで代替できる。このことは、日産５，０００ｔの
高炉１基で２５０ｔ／日（８万ｔ／年）の廃プラスチッ
クを有効利用できることを意味する。

【０００８】ところが、廃プラスチックを燃焼させる
と、その中に含まれているポリ塩化ビニルから装置の腐
食性が強く、また、人体に有害な塩素系化合物が発生す
るので、燃焼に際しては前以ての脱塩素処理が必要とな
る。

【０００９】このポリ塩化ビニルのような含塩素重合体
組成物の脱塩素処理法として熱分解法が検討されてきた
が、分解時に発生する塩素系化合物中の有毒なダイオキ
シンその他の完全な除去が問題で、実用化に至っていな
い。また、この熱分解法は高温を要するためエネルギー
コストが高くかつ、装置の腐食を伴うからあまり好まし
い技術ではない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来の熱分解法に代わる、ダイオキシン等
の有毒物が全く発生しないポリ塩化ビニルのような含塩
素重合体組成物の脱塩素処理技術を確立することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の含塩素重合体組
成物の脱塩素方法は、基本的には、図１に示すフロー図
に示されており、以下の工程を有する。すなわち、 Ａ. 企業あるいは家庭から出た廃プラスチックを破砕
し、比重差分別法によって分別して含塩素重合体組成物
の含有率を高められた含塩素重合体組成物および塩素を
含まないプラスチックの混合物を有機溶媒の存在下に常
温乃至前記有機溶媒の沸点以下の温度域で含塩素重合体
組成物を選択的に溶解させる溶解工程、 Ｂ. 溶解した含塩素重合体組成物と不溶解の塩素を含ま
ないプラスチックの固液混合物から有機溶媒に殆ど溶解
しないＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のような
塩素を含まないプラスチックを濾別する濾過工程、 Ｃ. 濾過工程からの含塩素重合体組成物の液状物をアル
カリの存在下に加水分解による脱塩素反応を進行せし
め、例えば、処理物がポリ塩化ビニルの場合には、ポリ
ビニルアルコールになり食塩（ＮａＣｌ）を副生し、不
含塩素重合体組成物とする加水分解工程、 Ｄ. 不含塩素重合体組成物となった加水分解生成物を有
機系貧溶媒の存在下に析出せしめる脱塩素化物析出工程
とからなり、さらに、 Ｅ. 含塩素重合体組成物の溶解に用いた有機溶媒ならび
に脱塩素化物析出工程において析出用に用いた貧溶媒等
の系内の有機溶媒はリサイクルされ再使用する工程を有
する。

【００１２】本発明においては、有機溶媒の種類に応じ
て、常圧下で、常温から含塩素重合体組成物の溶解用有
機溶媒の沸点までの温度域でも、或いは密閉容器中で溶
解用有機溶媒の沸点を超える温度域でも、高い反応率を
有する工業的規模で含塩素重合体組成物の脱塩素処理を
行うことができる。

【００１３】本発明の含塩素重合体組成物の脱塩素方法
は、撹拌機をその内部に配設し、加熱、冷却用に熱媒体
を流通せしめるためのジャケットを付設し、有機溶媒の
供給手段を配設するとともに、気化有機溶媒を凝縮せし
めるコンデンサを接続した溶解槽と、撹拌機をその内部
に配設し、熱媒体を流通せしめるためのジャケットを付
設し、アルカリ薬剤の供給手段を配設するとともに、気
化有機溶媒を凝縮せしめるコンデンサを接続した加水分
解缶と、不含塩素重合体組成物となった加水分解生成物
を有機系貧溶媒の存在下に析出せしめる脱塩素化物析出
槽と、固形脱塩素化物と有機溶媒とを濾別する濾過器
と、濾過器から回収される溶解用有機溶媒および析出用
有機溶媒とを回収するための回収タンクと、回収された
溶解用有機溶媒および析出用有機溶媒を蒸留分離精製す
る蒸留設備とを有することを特徴とする含塩素重合体組
成物の脱塩素装置によって、好適に実施できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
に示すフロー及び図２に示す本発明の処理に使用する装
置例に基づいて説明する。

【００１５】各機器、溶解物、加水分解物等の次工程へ
の仕込み時の高低差を利用した流れに応じ、５階建ての
プロセス架台に設置されているが、ポンプを利用した仕
込み物の移送を前提とするときは、組立階を少なくして
もよい。

【００１６】含塩素重合体組成物の仕込み台車１は、含
塩素重合体組成物の溶解槽３の上に設置され、仕込み易
いようにホッパー２を設けている。

【００１７】含塩素重合体組成物の溶解槽３には、槽内
を加熱、昇温できるようにその内部に高圧水蒸気や耐熱
性オイルといった熱媒体を通せるジャケット５が付設さ
れており、撹拌機４およびコンデンサ６が縦型に取りつ
けられている。コンデンサ６は、槽内の加熱、昇温によ
って気化した有機溶媒を冷却し、液化して槽内に戻すべ
く機能する。有機溶媒は、溶媒タンク１２からポンプで
配管７を経由して槽内に仕込まれる。１１は有機溶媒用
タンクローリーである。

【００１８】溶解槽３における不溶解物を濾別するため
の網付不溶解物受け槽９が溶解槽３の下方に取り付けら
れ、溶解槽３の内容物が配管８を経て全量流し込めるよ
うになっている。

【００１９】溶解槽３内の液状物はそのまま脱塩素化用
加水分解缶１３に装入され、不溶解物は網上に残るから
台車１０に引き出せるよう、網付不溶解物受け槽９には
傾斜が付されている。

【００２０】含塩素重合体組成物のみが溶解して得られ
た液状物にアルカリ薬剤を加えるべく、薬剤タンク２０
からボンプで配管１７を経由して脱塩素化用加水分解缶
１３にアルカリ薬剤を装入する。缶内が加熱昇温せしめ
られた状態で脱塩素化反応を進行せしめるべく、熱媒体
を通せるジャケット１５が加水分解缶１３に付設されて
いる。

【００２１】撹拌機１４およびコンデンサ１６は縦型に
取り付けられ、コンデンサ１６は、常圧下での加水分解
反応の場合、缶内の加熱、昇温によって気化した有機溶
媒を冷却し、液化して缶内に戻すべく機能する。

【００２２】２１はタンクローリーであって、薬剤タン
ク２０にアルカリ薬剤を供給する。２２は、食塩（Ｎａ
Ｃｌ）や可塑剤、無機物といった副生物を副生物抜出し
槽１９に抜き出した後、加水分解反応による脱塩素化反
応物を取出すための脱塩素化物析出槽であって、撹拌機
２３がその内部に設けられており、加水分解缶１３の下
に設置されている。

【００２３】脱塩素化物析出槽２２の下部には、析出し
た脱塩素化反応物を取出すべく濾過器２４が取付けら
れ、しかも濾液が濾過される間そのまま溶媒回収タンク
２７に流入するよう、溶媒タンクの上部ノズルの位置よ
り高い所に設置されている。

【００２４】濾過器２４には、脱塩素化反応物固体へ付
着する有機溶媒の量を可及的に少なくすべく、圧縮空気
で溶媒を追い出すことができるよう圧縮空気配管２５が
配設されている。

【００２５】使用済みの溶解用有機溶媒と析出用有機溶
媒の混合物を蒸留分離精製し、リサイクル使用するため
の蒸留設備が設置されている。蒸留設備には、蒸留塔２
８および有機溶媒蒸気を凝縮させ還流タンク３２に流せ
るよう横型のコンデンサ３１が蒸留塔２８の塔頂部に設
けられている。３０は、溶媒抜出しタンクである。

【００２６】還流タンク３２より還流比に応じて配管３
３を経て蒸留塔２８へ戻る還流液を低沸点溶媒として抜
出せるよう貧溶媒抜出しタンク３４が還流タンク３２の
下に設けられている。貧溶媒抜出しタンク３４内の溶媒
は、系内が減圧になっているため、大気脚３５を通して
貧溶媒タンク３６に溜まる。なお、蒸留系は、減圧にす
るため、真空ポンプ３９により配管３８を通して系内を
１０ｔｏｒｒ−１５ｔｏｒｒに減圧する。

【００２７】以下、図１に示すフローおよび図２に示す
装置による処理工程を示す。

【００２８】Ａ. 溶解工程 企業あるいは家庭から出た廃プラスチックは、破砕し、
比重差分別法によって分別してその含塩素重合体組成物
の含有率を高め、比重差分別等によって、その含有率を
高め、操作性に対応する大きさの底抜きのできる台車１
に一定量入れ、溶解槽３の上まで運ぶ。気化有機溶媒凝
縮用のコンデンサ６、撹拌機４および加熱のための高圧
水蒸気或いは耐熱性オイルといった熱媒体を通すジャケ
ット５を備えた溶解槽３に、有機溶媒−定量を仕込み撹
拌しながら、台車１によって運ばれてきた破砕含塩素重
合体組成物とＰＥＴのような塩素を含まないプラスチッ
クの混合物をホッパー２から少量づつ仕込む。

【００２９】仕込み終了後、バルブを閉止し、コンデン
サ６に通水した後ジャケット５に熱媒体を通し加熱、昇
温する。設定温度に応じて熱媒体の流量がコントロール
され、一定温度に自動的に保持される。所定時間経過し
た後、溶解槽３内の固液混合物を次の濾過工程へ移送す
る。溶解工程では、含塩素重合体組成物が選択的に溶解
されるから、有機溶媒によって溶解されなかった塩素を
含まない他のプラスチックたとえばＰＥＴは、次の濾過
工程で容易且つ、確実に濾別される。本発明者の知見に
よれば、有機溶媒として非プロトン性極性溶媒の１つで
あるジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）が常温といった
低温域で高い反応率下に後段の加水分解反応を進行せし
め得るので好ましい。

【００３０】Ｂ. 濾過工程 底部に金網を配設した箱型或いは円筒型の網付不溶解物
受槽９に、溶解槽３から移送されてきた溶液の全量を脱
塩素化用加水分解缶１３ヘ流仕込む。溶解液タンク１３
ヘ一時受け入れた場合は、ポンプで加水分解缶へ移送し
て反応に供する。固体状態で濾別された塩素を含まない
他のプラスチック例えばＰＥＴは、成形・加工され再利
用されるほか燃料として利用される。

【００３１】Ｃ. 加水分解工程 溶解槽３から網付不溶解物受槽９を通過して濾過器２４
を経て受け入れた含塩素重合体組成物の液状物を、加水
分解缶１３で脱塩素反応に供する。脱塩素処理に先立っ
て、アルカリ薬剤を薬剤タンク２０からポンプで加水分
解缶１３に仕込み、仕込み口を閉じた後、加水分解缶１
３のコンデンサ１６に冷却水を通し、缶内を撹拌しなが
らジャケット５に熱媒体を通して缶内を加熱、昇温させ
る。所定の反応温度で一定時間保持する。

【００３２】有機溶媒の沸点を超える温度域で反応させ
る必要が生じた場合は、コンデンサ１６への有機溶媒流
路を閉じ、加水分解缶を密封状態にする。溶解工程と同
じように、設定温度に応じて熱媒体の流量がコントロー
ルされ、所定時間に到達するまで、一定温度に自動的に
保持される。

【００３３】所定時間経過した後、加水分解缶内の反応
生成物を次の脱塩素化生成物の析出工程へ移送する。一
方、加水分解によって食塩（ＮａＣｌ）が副生し、可塑
剤が分離される。これらは系外に取り出され、可塑剤は
リサイクル等有効利用される。

【００３４】Ｄ. 脱塩素化物析出工程 加水分解缶で脱塩素化反応が終了し生成した脱塩素化物
は、次工程の脱塩素化物析出槽２２へ移送される。脱塩
素化物はアセトンなどのように脱塩素化物を溶かさない
貧溶媒を加えられて沈澱せしめられるか或いはアルデヒ
ド類たとえばホルマリン等の添加によって不溶化され析
出せしめられる。脱塩素化物を受け入れる前に、脱塩素
化物析出槽２２に、脱塩素化物を溶かさない貧溶媒たと
えば、低級アルコール類、ケトン類を一定量敷いて置
き、撹拌しながら加水分解反応生成物を脱塩素化物析出
槽２２へ全量流し込む。有機溶媒に溶解していた脱塩素
化物は、脱塩素化反応時既にアルカリ存在下で析出して
いたものも含め、この析出槽２２でほぼ完全に固体とし
て析出する。

【００３５】このように、脱塩素化物をアセトン等のよ
うに脱塩素化物を溶かさない貧溶媒を加えて沈澱させる
か或いはアルデヒド類たとえばホルマリン等を加えて不
溶化して析出させる。

【００３６】脱塩素化物析出工程で析出せしめられた脱
塩素化析出物を、析出槽２２から濾過器２４へ移送し脱
塩素化固体生成物と有機溶媒を分離する。濾過器２４は
固体と液体を分離する機能を備えておればよく、たとえ
ば遠心分離機、リーフフィルター、ベルトフィルター、
ヌッチェ式濾過槽等を用いることができる。濾液はタン
クに移され、回収系に回される。脱塩素化固体生成物を
取り出し、燃料或いは原料として利用すべく容器２６に
移し、この容器２６をトレーラーで運び出す。

【００３７】Ｅ. 有機溶媒回収工程 使用済みの溶解用有機溶媒と析出用有機溶媒の混合物を
蒸留分離精製し、リサイクル使用するため、蒸留設備が
設置されている。蒸留設備には、蒸留塔２８および有機
溶媒蒸気を凝縮させ、環流タンク３２に流せるよう横型
コンデンサ３１が蒸留塔２８の塔頂部に設けられてい
る。蒸留塔２８の底部は配管により溶媒抜出しタンク３
０に接続されている。

【００３８】環流タンク３２より環流比に応じて配管３
３を経て蒸留塔２８へ戻る環流液を低沸点溶媒として抜
き出せるように貧溶媒抜出しタンク３４が環流タンク３
２の下に設けられている。貧溶媒抜出しタンク３４内の
溶媒は、系内が減圧になっているため、大気脚３５を通
して貧溶媒タンク３６に溜まる。蒸留系を減圧にするた
め、真空ポンプ３９を設置し、配管３８を通して系内を
１０ｔｏｒｒ〜１５ｔｏｒｒに減圧する。

【００３９】以下に、この装置による作業例を示す。比
重を調整した溶液中に廃プラスチックを浸漬させて沈降
した含塩素重合体組成物およびＰＥＴのような塩素を含
まないプラスチックの混合物を取出し、この混合物を、
有機溶媒としてジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を仕
込んだ槽内が撹拌されている溶解槽３内に少量づつ装入
した。

【００４０】仕込み終了後、マンホールやバルブを閉じ
コンデンサに通水した後、ジャケットに高圧水蒸気を通
して槽内を８０℃に加熱、昇温させた。１時間経過後、
槽内を冷却し４０℃となったところで溶解槽の内容物を
濾過器２４へ排出した。

【００４１】固体のまま残存していたＰＥＴのような塩
素を含まないプラスチックを、濾過器２４で濾別し溶解
槽内で溶解された含塩素重合体組成物の液状物を加水分
解缶１３へ移送した。

【００４２】加水分解缶１３では、苛性ソーダ水溶液を
アルカリ薬剤として用い、加水分解缶内の撹拌機を作動
させながら含塩素重合体組成物の液状物を装入した。加
水分解缶のジャケットに高圧水蒸気を通して缶内を加熱
し１００℃まで昇温させた。缶内温度は、自動制御装置
によって１００℃にコントロールされた。コンデンサに
は冷却水を通して、気化有機溶媒を凝縮、回収するよう
にした。

【００４３】５時間経過後、缶内を冷却し４０℃となっ
たところで加水分解缶内に析出沈澱した副生物である食
塩（ＮａＣｌ）や可塑剤、無機物を加水分解缶底部から
副生物抜出し槽１９に取り出した。その後、缶内の反応
生成物を脱塩素化物析出槽２２へ移送した。

【００４４】脱塩素化物析出槽２２には、脱塩素化物を
溶かさずかつ、ジメチルスルホキシドと混和する溶媒と
してアセトンを仕込んで置き槽内を撹拌しながら加水分
解缶内の反応生成物を流入させ、脱塩素化物を析出させ
た。脱塩素化反応率は１００％であった。

【００４５】析出された脱塩素化物をリーフフィルター
で有機溶媒と分離した。脱塩素化物は、高炉用燃料とし
て利用すべく貯蔵した。分離回収された有機溶媒は、有
機溶媒回収工程で回収リサイクルするようにした。

【００４６】

【発明の効果】本発明によって簡単な設備を設けること
によって可塑剤や添加物を配合した含塩素重合体組成物
から工業的規模で可塑剤や添加物を回収するとともに脱
塩素を行うことができる。

【００４７】従って、このプロセスによれば、比較的低
いエネルギーコストで含塩素重合体組成物の脱塩素を行
うことができ、廃プラスチックを重油代替燃料として活
用することができて埋め立て処分が不要になるほか、一
例として高炉操業における還元剤或いは熱源として利用
でき、微粉炭の使用量を大きく減少させることができる
等、プラスチック廃棄物の再資源化に資することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の含塩素重合体組成物の脱塩素処理フロ
ーを示す。

【図２】本発明の処理に使用する脱塩素装置の例を示
す。

【符号の説明】

１ 含塩素重合体組成物の仕込み台車 ２ ホッパー ３ 溶解槽 ４ 撹拌機 ５ ジャケット ６ コンデンサ ７，８ 配管 ９ 溶解物受け槽 １０ 台車 １１ 有機溶媒用タンクローリー １２ 溶媒タンク １３ 脱塩素化用加水分解缶 １４ 撹拌機 １５ 熱媒体ジャケット １６ コンデンサ １７，１８ 配管 １９ 副生物抜出し槽 ２０ 薬剤タンク ２１ タンクローリー ２２ 脱塩素化物析出槽 ２３ 撹拌機 ２４ 濾過器 ２５ 圧縮空気配管 ２６ 容器 ２７ 溶媒回収タンク ２８ 蒸留塔 ２９ 配管 ３０ 溶媒抜出しタンク ３１ 横型のコンデンサ ３２ 還流タンク ３３ 配管 ３４ 貧溶媒抜出しタンク ３５ 大気脚 ３６ 貧溶媒タンク ３７ 配管 ３８ 配管 ３９ 真空ポンプ

フロントページの続き (72)発明者 武藤 光明 福岡県北九州市戸畑区牧山一丁目１番36 号 濱田重工株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−11026（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−64160（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−325407（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−179651（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08J 11/00 - 11/28 B09B 3/00 304

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃プラスチックの中から分別されその含
   有率が高められた含塩素重合体組成物および塩素を含ま
   ないプラスチックの混合物を有機溶媒の存在下に含塩素
   重合体組成物を選択的に溶解させる溶解工程と、 溶解せしめられた含塩素重合体組成物と不溶解の塩素を
   含まないプラスチックの固液混合物から塩素を含まない
   プラスチックを濾別する濾過工程と、 濾過工程からの含塩素重合体組成物の液状物をアルカリ
   の存在下に加水分解による脱塩素反応を進行せしめる加
   水分解工程と、 不含塩素重合体組成物となった加水分解生成物を有機系
   貧溶媒の存在下に析出せしめる脱塩素化物析出工程とか
   らなり、 さらに、 系内の有機溶媒を分離回収し再使用する工程とを有する
   ことを特徴とする含塩素重合体組成物の脱塩素方法。
2. 【請求項２】 撹拌機をその内部に配設し、加熱、冷却
   用に熱媒体を流通せしめるためのジャケットを付設し、
   有機溶媒の供給手段を配設するとともに、気化有機溶媒
   を凝縮せしめるコンデンサを接続した溶解槽と、 撹拌機をその内部に配設し、熱媒体を流通せしめるため
   のジャケットを付設し、アルカリ薬剤の供給手段を配設
   するとともに、気化有機溶媒を凝縮せしめるコンデンサ
   を接続した加水分解缶と、 不含塩素重合体組成物となった加水分解生成物を有機系
   貧溶媒の存在下に析出せしめる脱塩素化物析出槽と、 固形脱塩素化物と有機溶媒とを濾別する濾過器と、 濾過器から回収される溶解用有機溶媒および析出用有機
   溶媒とを回収するための回収タンクと、 回収された溶解用有機溶媒および析出用有機溶媒を蒸留
   分離精製する蒸留設備とを有することを特徴とする含塩
   素重合体組成物の脱塩素装置。