JP3364139B2 - 廃棄プラスチックから塩素及び塩素化合物を除去する方法 - Google Patents

廃棄プラスチックから塩素及び塩素化合物を除去する方法

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    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄プラスチック
中の塩素系ポリマーを熱分解させる際に発生する塩素又
は塩素化合物を、効率良く除去する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般廃棄物及び産業廃棄物中に含まれる
廃棄プラスチックは、従来埋め立てることにより処理さ
れていた。しかし、近年、環境保護及び資源の有効利用
の観点から、ケミカルリサイクルとしての低分子量、低
沸点の油への還元、すなわち油化や、サーマルリサイク
ルとしての燃焼によるエネルギー回収が注目されるよう
になっている。
【0003】ところで、ケミカルリサイクルやサーマル
リサイクルは廃棄プラスチックを高温で処理するもので
あるが、廃棄プラスチック中にポリ塩化ビニルやポリ塩
化ビニリデンなどの塩素系ポリマーが含まれていると、
処理の際に塩素及び塩素化合物が発生し、これが原因と
なって処理装置の腐食、製品(油)の品質低下、熱や電
気エネルギーの回収率低下、さらに有害なダイオキシン
の発生などの大きな問題が生じていた。このため、廃棄
プラスチック中から塩素系のポリマーを分別・除去する
方法や、ケミカルリサイクルやサーマルリサイクルを行
う際に、前処理として廃棄プラスチック中の塩素系ポリ
マーを熱分解させて塩素を除去する、いわゆる脱塩素前
処理が行われている。
【0004】しかしながら、従来行われている塩素系ポ
リマーを分別・除去する方法は、分別・除去のための装
置を要するために処理工程が複雑となり、また物理的な
処理であるため完全に塩素系ポリマーを除去することは
困難であるという問題があった。
【0005】また、脱塩素前処理としては、例えば特開
平8−120285号公報に記載の方法などが知られて
いるが、当該方法では、バージンポリマーを用いた場合
には脱塩素率が90%以上となるものの、実際の廃棄プ
ラスチックを用いた場合には脱塩素率が80%程度に低
下してしまうなど、十分な脱塩素処理ができるものでは
なかった。
【0006】この原因は、廃棄プラスチック中の塩素系
ポリマーを熱分解処理装置中で熱分解して塩素を発生さ
せることは比較的容易であるが、発生した塩素が系外に
排出される前に廃棄プラスチック中に含まれる無機フィ
ラーなどの化学物質と反応して高沸点化合物となり、塩
素を系外に除去することが困難となるためである。
【0007】すなわち、従来用いられている熱分解処理
装置において、廃棄プラスチック中の塩素系ポリマーは
一般に190〜200℃以上に加熱されると徐々に脱塩
化水素反応を起こす。例えばポリ塩化ビニルの場合の脱
塩化水素反応は次の反応式に示す通りである。
【0008】
【化1】−(CH2−CHCl)n− → −(CH=C
H)n− + nHCl
【0009】そして、一般に廃棄プラスチックの熱分解
処理装置内の滞留時間は3〜5分以上であり、溶融した
溶融プラスチック流出口における廃棄プラスチックの温
度は一般に300〜350℃となる場合が多い。このよ
うに分解開始温度よりもはるかに高温まで昇温するのは
廃棄プラスチック中の塩素系ポリマーから100%脱塩
素を行うためである。このため、熱分解処理装置内での
塩素あるいは塩素化合物の発生は、廃棄プラスチック投
入から溶融プラスチック排出にかけて徐々に起こること
となる。従って、装置内での塩素又は塩素化合物の発生
位置によっては、発生した塩素又は塩素化合物は、これ
らの排出口に到達する前に廃棄プラスチック中に存在す
る無機フィラー、例えば炭酸カルシウム、タルク、酸化
チタン、セッコウ、水酸化マグネシウム、シリカ、砂、
食品残査等のその他の化学物質と反応して塩化物を形成
する。かかる塩化物の沸点を例示すると、塩化カルシウ
ムは1600℃以上、塩化マグネシウムは1412℃、
塩化カリウムは1500℃、塩化ナトリウムは1413
℃、三塩化チタンは440℃以上である。このように、
形成した塩化物は高融点、高沸点である場合が多く、気
化させて流出口から排出することは極めて困難である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、廃棄プラスチック中の塩素系ポリマーから、熱分解
により塩素又は塩素化合物を発生させ、当該塩素及び塩
素化合物を効率良く除去する方法を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意研究を行った結果、熱分解処理の反応系
に特定の物質を添加し、当該物質と廃棄プラスチック中
の無機フィラーとを反応させれば、熱分解により発生し
た塩素及び塩素化合物が無機フィラーと反応して除去困
難な高沸点化合物となるのを防止し、当該塩素及び塩素
化合物を効率良く除去することができることを見出し、
本発明を完成した。
【0012】すなわち、本発明は、廃棄プラスチック中
に存在する塩素系ポリマーを、熱分解処理して溶融プラ
スチックと塩素又は塩素化合物とに分離し、該塩素又は
塩素化合物を除去する方法において、反応系に、塩素と
同等以上の反応性を有する塩素及び塩素化合物以外の物
質を投入し、当該物質と廃棄プラスチック中の無機フィ
ラーとを反応させることを特徴とする廃棄プラスチック
から熱分解により発生する塩素及び塩素化合物を除去す
る方法を提供するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明において、廃棄プラスチッ
ク中に存在する塩素系ポリマーを熱分解処理して溶融プ
ラスチックと塩素又は塩素化合物とに分離するのに用い
られる熱分解処理装置としては、例えば廃棄プラスチッ
ク投入口と、溶融プラスチック流出口と、塩素及び塩素
化合物の排出口と、廃棄プラスチックを加熱する加熱手
段と、溶融プラスチックを混合・混練する混合・混練手
段とを備えたものが挙げられる。このような熱分解処理
装置の形状は特に制限されないが、例えばバッチ式熱分
解処理装置や、押出機等の連続式熱分解処理装置などが
挙げられる。連続式熱分解処理装置の場合には、さらに
廃棄プラスチックを該一端から該他端に向かって案内す
るための案内手段を有する。加熱手段としては特に制限
されないが、例えばヒーターによる加熱が挙げられる。
かかる加熱は反応筒の外部から行ってもよく、また熱分
解処理装置の内部にヒーターなどを組み込んで行っても
よい。また、混合・混練手段としては特に制限されない
が、例えばバッチ式処理装置では回転羽根、連続式処理
装置ではスクリュー等が挙げられる。さらに、案内手段
についても特に制限されないが、例えばスクリューによ
る場合、一端側から圧力をかける場合などが挙げられ
る。
【0014】図1にバッチ式熱分解処理装置の一例の断
面を模式図で示す。原料となる廃棄プラスチックは、原
料供給口2から投入され加熱手段6を有する熱分解槽1
内で溶融し、さらに混合・混練手段である回転羽根5に
より所定の時間混合・混練が行われた後、溶融プラスチ
ック流出口3から排出される。混合・混練中に廃棄プラ
スチックの熱分解により発生した塩素あるいは塩素化合
物は排出口4から排出される。
【0015】また、図2に連続式熱分解処理装置の一例
の断面を模式図で示す。原料となる廃棄プラスチックは
原料供給ホッパー12から投入され、加熱手段16を有
する熱分解シリンダー(反応筒)11内で溶融し、さら
に混合・混練手段であり、かつ廃棄プラスチックの輸送
手段であるスクリュー15により混合・混練、さらに輸
送され、所定の滞留時間を経過した後、溶融プラスチッ
ク流出口(ダイス)13から排出される。混合・混練あ
るいは輸送中に廃棄プラスチックの熱分解により発生し
た塩素あるいは塩素化合物は排出口14から排出され
る。
【0016】なお、熱分解装置としては、前記のように
特に限定されないが、バッチ式熱分解処理装置では熱分
解の終了した溶融プラスチックが熱分解槽内の壁面に付
着・滞留し、次バッチの熱分解工程に混入し材料の焼け
を発生させるため、特に連続式熱分解処理装置を用いる
のが好ましい。
【0017】さらに、連続式熱分解処理装置は、特に限
定されないが、セルフクリーニング性を有する多軸の熱
分解処理装置であることが好ましい。一軸の場合はセル
フクリーニング性が無いため、熱分解処理装置内に材料
が滞留する可能性がある。
【0018】本発明で用いられる塩素と同等以上の反応
性を有する塩素及び塩素化合物以外の物質としては、廃
棄プラスチック中の無機フィラーと反応して得られる生
成物が、処理装置や環境に対して悪影響を与えないもの
であれば特に制限されないが、塩素以外のハロゲン又は
ハロゲン化合物が好ましく、特にヨウ素又はヨウ素化合
物が好ましい。
【0019】このような物質は、廃棄プラスチックとと
もに反応系(熱分解処理装置)に投入され、廃棄プラス
チック中の無機フィラーと反応する。ここで用いられる
物質の投入量は、特に制限されないが、当該物質と廃棄
プラスチックの合計量の15重量%以下、特に0.1〜
10重量%であるのが、コスト等の点で好ましい。
【0020】また、熱分解処理装置として、図1に示す
ようなバッチ式熱分解処理装置を用いる場合の処理条件
は、特に限定されないが、熱分解設定温度が400℃以
下で、滞留時間20分以上であるのが好ましい。熱分解
温度が400℃を超えると、特に処理後の廃棄プラスチ
ックを固形燃料とする場合に、廃棄プラスチック中の燃
料成分の揮発量が多くなる場合があるため好ましくな
い。滞留時間が20分未満の場合には、廃棄プラスチッ
クを十分に熱分解できない場合があるため好ましくな
い。
【0021】また、熱分解処理装置として、図2に示す
ような連続式熱分解処理装置を用いる場合の処理条件
は、特に限定されないが、熱分解設定温度が400℃以
下で、滞留時間3分以上、特に5分以上であるのが好ま
しい。熱分解温度が400℃を超える場合は、特に処理
後の廃棄プラスチックを固形燃料として使用する場合
に、廃棄プラスチック中の燃料成分の揮発量が多くなる
場合があるため好ましくない。滞留時間が3分未満の場
合には、廃棄プラスチックを十分に熱分解できない場合
があるため好ましくない。
【0022】なお、塩素あるいは塩素化合物排出口から
の塩素あるいは塩素化合物の除去方法には特に制限はな
く、例えば減圧などの方法により行うことができる。
【0023】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をさらに説明す
るが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。
【0024】実施例1及び比較例1 連続式熱分解処理装置として、廃棄プラスチック投入口
と溶融プラスチック流出口との間に1カ所の塩素排出口
を設けた、二軸同方向回転噛合型押出機であるTEX4
4−49AW(日本製鋼所社製)を用い、廃棄プラスチ
ックからの脱塩化水素の実験を行った。実験材料、連続
処理装置による処理条件、実験材料の塩素含有率、処理
後の塩素含有率及び脱塩素率を表1に示す。
【0025】
【表1】
【0026】表1の結果より、実施例1の都市系廃棄プ
ラスチック粉砕品にヨウ素を添加した場合は、比較例1
の都市系廃棄プラスチック粉砕品のみの場合と比較し
て、処理後の塩素含有率、脱塩素率が優れていることが
確認された。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、廃棄プラスチックから
熱分解により発生した塩素あるいは塩素化合物を効率良
く、しかも容易に除去することが可能となった。すなわ
ち従来は、廃棄プラスチックを熱分解により発生した塩
素あるいは塩素化合物が廃棄プラスチック中の無機フィ
ラーと反応して高沸点の塩化物となり除去が困難であっ
たが、本発明においては、熱分解処理装置に廃棄プラス
チックとともに、特定の物質を投入して混合・混練する
ことにより、塩素又は塩素化合物が発生する以前に、当
該物質と無機フィラーを反応させ、塩素あるいは塩素化
合物と無機フィラーなどの化学物質の反応を抑制し、発
生した塩素あるいは塩素化合物を効率良く除去すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る、廃棄プラスチック中
から熱分解により発生した塩素あるいは塩素化合物を除
去するための、バッチ式熱分解処理装置の概略図であ
る。
【図2】本発明の実施形態に係る、廃棄プラスチック中
から熱分解により発生した塩素あるいは塩素化合物を除
去するための、連続式熱分解処理装置の概略図である。
【符号の説明】
1 熱分解槽 11 熱分解シリンダー(反応筒) 2,12 廃棄プラスチック投入口(原料供給ホッパ
ー) 3,13 溶融プラスチック流出口 4,14 塩素あるいは塩素化合物の排出口 5 回転羽根 15 スクリュー(案内手段) 6,16 加熱手段 7,17 モーター(減速機)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−85554(JP,A) 特開 平11−80746(JP,A) 特開 平5−170922(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 11/00 - 11/28 B29B 17/00 - 17/02 B09B 3/00 - 5/00

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄プラスチック中に存在する塩素系ポ
    リマーを熱分解処理して溶融プラスチックと塩素又は塩
    素化合物とに分離し、該塩素又は塩素化合物を除去する
    方法において、反応系に、塩素と同等以上の反応性を有
    する塩素及び塩素化合物以外の物質を投入し、当該物質
    と廃棄プラスチック中の無機フィラーとを反応させるこ
    とを特徴とする廃棄プラスチックから熱分解により発生
    する塩素及び塩素化合物を除去する方法。
  2. 【請求項2】 熱分解処理を、廃棄プラスチック投入口
    と、溶融プラスチック流出口と、塩素及び塩素化合物の
    排出口と、廃棄プラスチックを加熱する加熱手段と、溶
    融プラスチックを混合・混練する混合・混練手段とを備
    えた熱分解処理装置により行うものである請求項1記載
    の方法。
  3. 【請求項3】 塩素と同等以上の反応性を有する塩素及
    び塩素化合物以外の物質が、塩素以外のハロゲン又はハ
    ロゲン化合物である請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 塩素と同等以上の反応性を有する塩素及
    び塩素化合物以外の物質が、ヨウ素又はヨウ素化合物で
    ある請求項1又は2記載の方法。
  5. 【請求項5】 塩素と同等以上の反応性を有する塩素及
    び塩素化合物以外の物質の投入量が、当該物質と廃棄プ
    ラスチックの合計量の30重量%以下である請求項1〜
    4のいずれか1項記載の方法。
  6. 【請求項6】 熱分解処理装置が、バッチ式熱分解処理
    装置である請求項2〜5のいずれか1項記載の方法。
  7. 【請求項7】 バッチ式熱分解処理装置の熱分解設定温
    度が、400℃以下で滞留時間20分以上である請求項
    6記載の方法。
  8. 【請求項8】 熱分解処理装置が、連続式熱分解処理装
    置である請求項2〜5のいずれか1項記載の方法。
  9. 【請求項9】 連続式熱分解処理装置の熱分解設定温度
    が、400℃以下で滞留時間3分以上である請求項8記
    載の方法。
  10. 【請求項10】 連続式熱分解処理装置が、セルフクリ
    ーニング性を有する多軸の熱分解処理装置である請求項
    8又は9記載の方法。
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