JP3589098B2

JP3589098B2 - Waste plastics treatment method

Info

Publication number: JP3589098B2
Application number: JP18377199A
Authority: JP
Inventors: 司近田; 勇南澤; 英邦伊藤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: JP2001011468A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉でプラスチックス類またはプラスチックス類を含有する廃棄物（以下、プラスチックス類またはプラスチックス類を含有する廃棄物を廃プラスチックス類ともいう）を処理する方法に関する。
【０００２】
ここで、プラスチックス類とは、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）をはじめとするポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンおよび塩化ビニル等のプラスチックスをいう。
【０００３】
【従来の技術】
近年の社会環境問題の一つとして廃棄物の埋め立て処理地の確保が困難になってきていることが挙げられる。廃プラスチックス類の廃棄量は、年間１、０００万トンにも達する勢いで増加傾向にあり、有効利用されている量は少なく、大部分が埋め立て処理あるいは焼却処理されている。
【０００４】
また、焼却処理時のダイオキシン問題の顕在化から、環境への悪影響を回避できる廃プラスチックス類の処理方法あるいは有効利用法の開発が急がれている。
【０００５】
この様な背景の中で、廃プラスチックス類をコークス炉に装入して熱分解する試験が多数行われている。
【０００６】
例えば、特開平６−２２８５６５号公報に、下記内容の粒状プラスチックスを使用したコークスの製造方法が開示されている。
【０００７】
（１）適宜の粒径に砕かれた粒状プラスチックスを装入炭に混ぜてコークス炉で乾留する方法。
（２）適宜の粒径に砕かれた粒状プラスチックスを成型炭に混ぜてコークス炉で乾留する方法。
【０００８】
同公報によれば、適宜の粒径に砕かれた粒状プラスチックスを混ぜてコークス炉で乾留することにより、製品コークスが製造できるとしている。
しかし、上記装入炭または成型炭に、単純に粒状プラスチックスを混合しても、製品のコークス強度が低下する問題が生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
プラスチックスの添加混合により、コークス強度が低下することは、広く知られており、その原因は、石炭乾留過程において、プラスチックスは揮発し易く、コークス中には、揮発した痕跡としての気孔が生成しやすく、このように生成した気孔の増大により、コークス強度が低下し易くなるからと推定されている。
【００１０】
前記公報に示された発明は、製品のコークス強度が低下するのを防止することを狙って、適宜の粒径に砕かれた粒状プラスチックスを混ぜてコークス炉で乾留することを要旨としている。
【００１１】
しかし、具体的な粒径に関する記載が全くなく、発明を実施することはもちろん、内容を評価することもできない。
本発明の目的は、製品のコークス強度が低下しない廃プラスチックス類の処理方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、石炭中に廃プラスチックス類を添加した乾留試験を種々行い、廃プラスチックス類の適切な使用方法についての検討を行い、以下の知見を得た。
【００１３】
（Ａ）装入炭中に廃プラスチックス類を混合して乾留すると、廃プラスチックス類の添加量の増加と共に、製品のコークス強度が低下する傾向が認められる。
この原因は、廃プラスチックス類の揮発性が高く、廃プラスチックス類が存在していたコークス部分に気孔が生成したからであると推定される。
【００１４】
（Ｂ）このコークス強度の低下を最小限に抑える方法について、種々検討した結果、粉炭使用の場合、同一添加量では、廃プラスチックス類の粒径が大きい粗粒ほど、コークス強度の低下が抑制できることが判明した。
【００１５】
生成したコークスを観察した結果、粒径の小さい細粒の廃プラスチックス類を添加したものは、コークス中に気孔数が多く、逆に粒径の比較的大きいプラスチックスを用いると、コークス中に気孔数が少ないことが認められた。
その原因は、同一添加量では、粒径が大きい粗粒ほど廃プラスチックス類の数が減少するからであると推定される。
【００１６】
（Ｃ）一方で、粒径の小さい細粒の廃プラスチックス類（以下、細粒廃プラスチックス類ともいう）は、粉炭とともに成型して成型炭として使用するとよい。
細粒廃プラスチックス類は、成型炭中に添加混合してコークス炉に装入すれば、良好なコークス強度を確保できる。
【００１７】
この理由は、細粒廃プラスチックス類を成型炭中に添加すると、粉炭中に添加した場合と同様に、廃プラスチックス類が揮発するが、成型炭は見掛け密度が１０００ｋｇ／ｍ^３以上と高いため、廃プラスチックス類が揮発し、気孔が生成しても、成型炭中における気孔の生成を無視できるからである。
【００１８】
（Ｄ）上記成型炭中に、例えば、石油ピッチ等の粘結性補填材を同時に添加すると、更にコークス強度を高くすることができる。
この理由は、粘結性補填材の働きにより、生成した気孔を埋める効果があるからである。
【００１９】
（Ｅ）細粒廃プラスチックス類を成型炭中に添加すると、飛散等の問題が生じることが少ない。
粉炭中の廃プラスチックス類が細粒廃プラスチックス類であると、非常に飛散しやすく、各種配管等の閉塞等のトラブルが発生し易い。
【００２０】
しかし、成型炭中の細粒廃プラスチックス類は、自由度の小さな状態で存在しており、飛散等の問題が生じることが少ない。
【００２１】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は、下記のとおりである。
【００２２】
(1) 成形炭と粉炭とを混合して乾留を行うコークス炉で廃プラスチックス類を処理する方法であって、前記廃プラスチックス類を細粒分と粗粒分とに区分し、細粒分を前記成型炭中に、粗粒分を前記粉炭中にそれぞれ添加して乾留を行い、前記細粒分の粒径が６ mm 未満であり、前記粗粒分の粒径が６ mm 以上であることを特徴とする廃プラスチックス類の処理方法。
【００２３】
(2) 前記成型炭中に粘結性補填材を添加することを特徴とする上記(1) に記載の廃プラスチックス類の処理方法。
【００２５】
【発明の実施の形態】
廃プラスチックス類を細粒分と粗粒分とに区分し、細粒分を成型炭中に、粗粒分を粉炭中に添加し乾留する。
【００２６】
廃プラスチックス類とは、前記の通り、プラスチックス類またはプラスチックス類を含有する廃棄物のことであり、プラスチックス類のみの構成も含み、プラスチックス以外の構成成分としては、例えば紙類等がある。
【００２７】
廃プラスチックス類を細粒と粗粒とに分離する方法は、特に限定されるものではなく、粒径に分布がある場合には、単に篩等で分離すればよい。粒径の大きいものは、粉砕して細粒を別途調製することも必要である。
【００２８】
細粒とは、粉炭部に供給される粗粒と相対的に区分されるもので、その絶対値は、特に限定されるものではない。
しかし、細粒は、その最も短い部分の径が６ｍｍ未満が好ましい。更に好ましくは３ｍｍ以下である。
【００２９】
粗粒は、その最も短い部分の径が好ましくは６ｍｍ以上が好ましい。更に好ましくは２０ｍｍ以上である。
廃プラスチックス類を細粒と粗粒とに区分した後、細粒分を成型炭中に、粗粒分を粉炭中にそれぞれ添加する。
【００３０】
廃プラスチックス類を含有する成型炭および粉炭から構成される装入炭をコークス炉に装入する。
装入炭中の粉炭と成型炭との重量比率（粉炭重量／成型炭重量）は、特に限定されるものではなく、任意の値を取ることがである。
【００３１】
好ましい装入炭中の粉炭と成型炭との重量比率（粉炭重量／成型炭重量）は、１〜１０である。
成型炭中に粘結性補填材を添加すると、コークス強度を高めるのに有効である。粘結性補填材としては、石油アスファルト、アスファルトピッチまたはコールタールピッチ等が使用できる。
【００３２】
【実施例】
表１は、試験に使用した装入炭の性状を示す。
表２は、試験に使用した廃プラスチックス類の成分分析結果を示す。
表３は、試験に使用した粘結性補填材の石油ピッチの性状を示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
【表２】

【００３５】
【表３】

【００３６】
（実施例１）
表１に性状を示した装入炭３００ｋｇの内の２５％を大きさ４０×４０×３０ｍｍの成型炭とし、残り７５％を粉炭として使用した。
【００３７】
表２に成分分析結果を示した廃プラスチックス類を所定の粒径範囲に調製し、所定量添加混合し、炉温１１５０℃の２５０ｋｇ規模試験コークス炉を使用して炭中温度が９５０℃になるまで乾留した。乾留後のコークスは直ちに排出して冷却し、冷却後のコークスドラム強度（ドラム１５０回転後の１５ｍｍ篩上割合）を測定した。
【００３８】
表４は、試験方法とコークスドラム強度との関係を示す。
なお、従来例は、廃プラスチックス類を添加しないで、同様に試験を行った結果を示す。
【００３９】
【表４】

【００４０】
表４に示すように、廃プラスチックス類を粉炭および成型炭中に、細粒と粗粒を分離しないで添加した比較例１に対し、本発明例１のように、粗粒を粉炭中に、細粒を成型炭中にそれぞれ添加した場合には、コークス強度が顕著に向上した。
【００４１】
また、本発明例１は、従来例のコークス強度と、ほとんど遜色ないコークス強度が得られた。
【００４２】
（実施例２）
添加した廃プラスチックス類の粒径範囲を変更した以外は、実施例１と同様の方法で乾留試験を行った。
表５は、試験方法とコークスドラム強度との関係を示す。
【００４３】
【表５】

【００４４】
表５に示すように、本発明例２は、本発明例１と同様に、良好なコークス強度が維持できた。
廃プラスチックス類を粉炭および成型炭中に、細粒と粗粒を分離しないで添加した比較例２は、本発明例２に比べて大幅に、コークス強度が低下した
また、このときの乾留状況を把握するため、乾留試験後のコークス炉上昇管部（発生ガス抜き出し口）を開放して観察したところ、本発明例２では、特段の不都合は無かった。
【００４５】
しかし、比較例では、乾留試験後のコークス炉上昇管部の出口部に固形物の付着現象が認められた。
細粒を成型炭中に添加する本発明例は、出口部に固形物が付着するトラブルがなかった。
【００４６】
（実施例３）
添加した廃プラスチックス類の粒径範囲を変更（粒径６〜２０ｍｍ→２０〜４０ｍｍ）した以外は、本発明例１と同様の方法で乾留試験を行った。
表６は、試験方法とコークスドラム強度との関係を示す。
【００４７】
【表６】

【００４８】
表６に示すように、本発明例３は、本発明例２より、さらに良好なコークス強度が維持できた。
廃プラスチックス類を粉炭および成型炭中に、細粒と粗粒を分離しないで添加した比較例３は、本発明例３に比べて大幅に、コークス強度が低下した
（実施例４）
前記表３に性状を示した石油ピッチ３ｋｇを粘結性補填材として成型炭中に添加した以外は、本発明例３と同様の方法で乾留試験を行った。
表７は、試験方法とコークスドラム強度との関係を示す。
【００４９】
【表７】

【００５０】
表７に示すように、本発明例４は、本発明例３より、さらに良好なコークス強度が維持できた。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、コークス強度を低下させることなくコークス炉へ廃プラスチックス類の添加をすることができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for treating plastics or waste containing plastics (hereinafter, plastics or waste containing plastics is also referred to as waste plastics) in a coke oven.
[0002]
Here, the plastics refer to, for example, plastics such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene, polypropylene, polystyrene, and vinyl chloride.
[0003]
[Prior art]
One of the recent social and environmental problems is that it has become difficult to secure landfill sites for waste. The amount of waste plastic waste is increasing at a rate of as much as 10 million tons per year, and the amount of waste plastics used is small, and most of the waste plastics are landfilled or incinerated.
[0004]
Also, since the problem of dioxins during incineration has become apparent, there is an urgent need to develop a method of treating waste plastics or a method of effectively using waste plastics that can avoid adverse effects on the environment.
[0005]
Against this background, many tests have been conducted in which waste plastics are charged into a coke oven and pyrolyzed.
[0006]
For example, JP-A-6-228565 discloses a method for producing coke using granular plastics having the following content.
[0007]
(1) A method in which granular plastics crushed to an appropriate particle size is mixed with charged coal and carbonized in a coke oven.
(2) A method in which granular plastics crushed to an appropriate particle size is mixed with molded coal and carbonized in a coke oven.
[0008]
According to the publication, product coke can be produced by mixing granular plastics crushed to an appropriate particle size and carbonizing in a coke oven.
However, even if granular plastics are simply mixed with the charged coal or the formed coal, there is a problem that the coke strength of the product is reduced.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
It is widely known that the addition and mixing of plastics lowers the coke strength, which is due to the fact that plastics tend to volatilize during the coal carbonization process, and pores are formed in the coke as traces of volatilization. It is presumed that coke strength is apt to decrease due to the increase in pores generated in this way.
[0010]
The gist of the invention disclosed in the above publication is to mix granular plastics crushed to an appropriate particle size and dry-evaporate in a coke oven in order to prevent the coke strength of the product from decreasing.
[0011]
However, there is no description about a specific particle size, and the content cannot be evaluated as well as practicing the invention.
An object of the present invention is to provide a method for treating waste plastics in which the coke strength of a product does not decrease.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors conducted various carbonization tests in which waste plastics were added to coal, and examined an appropriate method of using waste plastics, and obtained the following knowledge.
[0013]
(A) When the waste plastics are mixed and carbonized during the charging of coal, the coke strength of the product tends to decrease as the amount of waste plastics increases.
This is presumed to be due to the high volatility of the waste plastics and the formation of pores in the coke portion where the waste plastics existed.
[0014]
(B) As a result of various investigations on the method of minimizing the decrease in coke strength, in the case of using pulverized coal, with the same amount of addition, the coarser the particle size of waste plastics is, the more the decrease in coke strength is suppressed. It turns out that it can be done.
[0015]
As a result of observing the generated coke, the one to which fine-grained waste plastics with a small particle size was added, the number of pores in the coke was large, and conversely, if plastics with a relatively large particle size were used, the It was observed that the number of pores was small.
It is presumed that the reason for this is that, for the same addition amount, the number of waste plastics decreases as the particle size increases.
[0016]
(C) On the other hand, fine-grained waste plastics having a small particle size (hereinafter also referred to as fine-grained waste plastics) may be molded together with pulverized coal and used as molded coal.
Good coke strength can be ensured by adding and mixing the fine-grained waste plastics into molded coal and charging the coke oven.
[0017]
The reason for this is that when fine-grained waste plastics are added to molded coal, waste plastics are volatilized in the same manner as when added to pulverized coal, but the molded coal has an apparent density as high as 1000 kg / m ³ or more. Therefore, even if the waste plastics volatilize and generate pores, the generation of pores in the formed coal can be ignored.
[0018]
(D) The coke strength can be further increased by simultaneously adding a caking filler such as petroleum pitch to the above-mentioned coal.
The reason for this is that the action of the caking filler has the effect of filling the generated pores.
[0019]
(E) When fine-grained waste plastics are added to molded coal, problems such as scattering are less likely to occur.
If the waste plastics in the pulverized coal are fine-grain waste plastics, they are very easily scattered, and troubles such as clogging of various pipes and the like easily occur.
[0020]
However, the fine-grained waste plastics in the molded coal are present in a state with a small degree of freedom, and are unlikely to cause problems such as scattering.
[0021]
The present invention has been made based on the above findings, and the gist is as follows.
[0022]
(1) A method of treating waste plastics in a coke oven that performs dry distillation by mixing molded coal and pulverized coal , wherein the waste plastics are divided into fine particles and coarse particles, and fine particles are separated. in the minutes during the molding coal, the coarse fraction subjected to dry distillation by adding respectively in the coal, the grain size of the fine fraction is less than 6 mm, the particle size of the coarse fraction is least 6 mm A method for treating waste plastics, the method comprising:
[0023]
(2) The method for treating waste plastics according to the above (1), wherein a caking filler is added to the molded coal.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Waste plastics are divided into fine particles and coarse particles, and the fine particles are added to molded coal, and the coarse particles are added to pulverized coal and carbonized.
[0026]
As described above, waste plastics refers to plastics or waste containing plastics, and includes a configuration of only plastics. Examples of components other than plastics include papers and the like. There is.
[0027]
The method of separating the waste plastics into fine particles and coarse particles is not particularly limited, and if there is a distribution in the particle size, it may be simply separated by a sieve or the like. Those having a large particle size also need to be pulverized to separately prepare fine particles.
[0028]
Fine particles are relatively distinguished from coarse particles supplied to the pulverized coal portion, and their absolute values are not particularly limited.
However, the diameter of the shortest part of the fine particles is preferably less than 6 mm. More preferably, it is 3 mm or less.
[0029]
The coarse particles preferably have a diameter of the shortest part, preferably 6 mm or more. More preferably, it is 20 mm or more.
After the waste plastics are classified into fine particles and coarse particles, the fine particles are added to molded coal and the coarse particles are added to pulverized coal.
[0030]
Charged coal consisting of molded coal and pulverized coal containing waste plastics is charged into a coke oven.
The weight ratio between the pulverized coal and the molded coal in the charged coal (powder coal weight / molded coal weight) is not particularly limited, and may take an arbitrary value.
[0031]
The preferred weight ratio of the pulverized coal to the shaped coal in the charged coal (powder weight / molded coal weight) is 1 to 10.
Addition of a caking filler to the coal is effective in increasing the coke strength. Petroleum asphalt, asphalt pitch, coal tar pitch or the like can be used as the caking filler.
[0032]
【Example】
Table 1 shows the properties of the coal used for the test.
Table 2 shows the results of component analysis of the waste plastics used in the test.
Table 3 shows the properties of the petroleum pitch of the caking filler used in the test.
[0033]
[Table 1]

[0034]
[Table 2]

[0035]
[Table 3]

[0036]
(Example 1)
25% of the 300 kg of charged coal whose properties are shown in Table 1 was used as molded coal having a size of 40 × 40 × 30 mm, and the remaining 75% was used as pulverized coal.
[0037]
The waste plastics whose component analysis results are shown in Table 2 are prepared in a predetermined particle size range, and a predetermined amount is added and mixed, and the temperature in coal is raised to 950 ° C. using a 250 kg scale test coke oven with a furnace temperature of 1150 ° C. It was carbonized until it was. The coke after the carbonization was immediately discharged and cooled, and the coke drum strength after cooling (15 mm sieve ratio after 150 rotations of the drum) was measured.
[0038]
Table 4 shows the relationship between the test method and the coke drum strength.
In addition, the conventional example shows the result of performing the same test without adding waste plastics.
[0039]
[Table 4]

[0040]
As shown in Table 4, as compared with Comparative Example 1 in which waste plastics were added to pulverized coal and molded coal without separating fine and coarse particles, coarse particles were added to pulverized coal as in Example 1 of the present invention. When fine granules were added to the coal, the coke strength was significantly improved.
[0041]
In addition, in Example 1 of the present invention, coke strength almost inferior to that of the conventional example was obtained.
[0042]
(Example 2)
A carbonization test was performed in the same manner as in Example 1, except that the particle size range of the added waste plastics was changed.
Table 5 shows the relationship between the test method and the coke drum strength.
[0043]
[Table 5]

[0044]
As shown in Table 5, in Inventive Example 2, as in Inventive Example 1, good coke strength could be maintained.
In Comparative Example 2 in which waste plastics were added to pulverized coal and molded coal without separating fine and coarse particles, coke strength was significantly reduced as compared with Example 2 of the present invention. The coke oven rising pipe section (evolved gas outlet) after the carbonization test was opened and observed in order to grasp the condition. In Example 2 of the present invention, there was no particular inconvenience.
[0045]
However, in the comparative example, a solid adhesion phenomenon was observed at the outlet of the coke oven riser after the carbonization test.
In the example of the present invention in which the fine granules were added to the molded coal, there was no trouble that the solid matter adhered to the outlet portion.
[0046]
(Example 3)
A carbonization test was performed in the same manner as in Example 1 of the present invention except that the particle size range of the added waste plastics was changed (particle size: 6 to 20 mm → 20 to 40 mm).
Table 6 shows the relationship between the test method and the coke drum strength.
[0047]
[Table 6]

[0048]
As shown in Table 6, Example 3 of the present invention was able to maintain better coke strength than Example 2 of the present invention.
In Comparative Example 3 in which waste plastics were added to pulverized coal and molded coal without separating fine and coarse particles, coke strength was significantly reduced as compared with Example 3 of the present invention (Example 4).
A carbonization test was performed in the same manner as in Example 3 of the present invention, except that 3 kg of petroleum pitch having the properties shown in Table 3 above was added as a caking filler in molded coal.
Table 7 shows the relationship between the test method and the coke drum strength.
[0049]
[Table 7]

[0050]
As shown in Table 7, Example 4 of the present invention was able to maintain better coke strength than Example 3 of the present invention.
[0051]
【The invention's effect】
According to the present invention, waste plastics can be added to a coke oven without reducing coke strength.

Claims

A method of processing waste plastics such in a coke oven to perform carbonization by mixing the formed coal and coal, to divide the waste plastics such in the fine fraction and the coarse fraction, said fine fraction during molding coal, the coarse fraction subjected to dry distillation by adding respectively in said coal, said a fine fraction of less than a particle size of 6 mm, the particle size of the coarse fraction is least 6 mm Characteristic waste plastics treatment method.

The method for treating waste plastics according to claim 1, wherein a caking filler is added to the molded coal.