JP3621597B2 - Waste gas treatment apparatus and treatment method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃ガスの処理装置及び処理方法に関し、更に詳しくは、廃棄プラスチックを熱分解する過程で発生する油分、カーボン及びポリマー等の固形粉、塩化水素、その他の可燃性ガスを含有する廃ガスの処理装置とその処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
産業系及び一般系廃棄物の中の破棄プラスチックは、増加する一方であるが、その焼却、埋め立て等処理処分に伴う環境汚染の問題は益々深刻化してきている。特に焼却処理におけるダイオキシンの発生は大きな社会問題となっている。
【0003】
この廃棄プラスチック処理の一つとして、最近、塩化ビニル系材料を分別除去したり、300〜400℃の比較的低温下で分解し、脱塩素処理した後、油分を安全かつ高品質な固形燃料の形で回収利用する方法が検討実用化されてきている。このうち、熱分解し固形燃料化する処理方式においては、塩化水素とともに相当量のガス状の高沸点炭化水素、ミスト状油分、カーボン及びポリマー等の固形粉を含有した高温の廃ガスが発生する。この廃ガスは、通常、サイクロン方式等のガス・固液分離装置に供給されて廃ガス中に含まれる油分類、カーボン粉等が分離除去された後、水洗式の冷却塔にて50〜60℃以下に冷却され、次いで水洗式の吸収塔にて含有する塩化水素が除去されることにより処理されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これまでのサイクロン方式のガス・固液分離処理においては、分離能が十分でなく、また、廃ガスが高沸点のガス状及びミスト状油分を多量に含む他、カーボン及びポリマー等の固形粉も相当含んでいるため、これらが装置内で分離蓄積する過程で混合してしまい、通常施工される保温では放熱によって温度が降下して油分類の流動性が低下し、これらの材料が粘着、固形化する結果、流路を遮蔽したり分離した油分類の抜き出しが困難となったりする状況が生じていた。更に、この分離装置の前後の配管ラインにおいても同様な現象により油分等の付着物の蓄積による流路の遮蔽が発生していた。このため、頻繁に分離装置及び配管ラインを解体して、蓄積、遮蔽した付着物を除去清掃することが必要となり、長期間の安定的な処理運転ができない等の問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、廃ガスのより連続的で且つ効率的な処理法を鋭意検討した結果、熱分解装置から発生した廃ガスを、高温を保持した冷却洗浄方式を適用することにより、これらの問題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】
即ち、本発明は、熱分解装置により廃プラスチックを熱分解させた場合に発生する廃ガスの処理装置であって、該廃ガスを油分及び固形粉と塩化水素とに分離除去するための、下部にスプレイ式冷却部を上部に漏れ棚式洗浄部を有する冷却洗浄塔、分離された油分及び固形粉を混合均質化するための攪拌装置と槽本体を加熱保温するためのジャケットを備える洗浄液受槽、及び残存ガス中の塩化水素を除去する吸収洗浄塔、から構成されることを特徴とする廃ガス処理装置を提供するものである。
【0007】
また、本発明は、廃プラスチックの熱分解により発生する高温廃ガスを、冷却洗浄塔の下部のスプレイ式冷却部で急冷・凝結させ、上部の漏れ棚式洗浄部にて洗浄して油分及び固形粉を分離し、次いで分離された油分及び固形粉を含有する廃液を洗浄液受槽において加熱保温し、かつ混合均質化して分離回収すると共に、残存ガス中の塩化水素を吸収洗浄塔にて除去することを特徴とする廃ガス処理方法を提供するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の廃ガス処理装置は、該廃ガスを油分及び固形粉と塩化水素とに分離除去すための冷却洗浄塔(図1)と、残存ガス中の塩化水素を除去する吸収洗浄塔(図2)から構成されるものであるが、その構造と作用について以下に説明する。
【0009】
本発明の廃ガス処理装置においては、廃プラスチックの熱分解装置、例えば熱分解固形燃料化装置等からの分解廃ガスは、下部にスプレイ式冷却部4、上部に漏れ棚式洗浄部5を有する冷却洗浄塔2の底部に直接供給される。
【0010】
ここで、熱分解装置から冷却洗浄塔2までの配管ライン25は、最短とするとともにバンドヒータ等で加熱保温し、廃ガスを所定の温度に保持するのが好ましい。即ち、放熱分を補う程度の外部加熱により、廃ガス温度を熱分解装置での分解温度に近い300〜350℃に保持するのが好ましい。廃ガス中には、沸点150〜500℃、炭素数C8〜C40の広範な油分類が含まれるが、廃ガス温度を300〜350℃に保持することにより、ミスト状油分の粘性、付着性を下げると同時にガス状油分の凝結を抑えることができ、これらの油分とカーボン及びポリマー等の固形粉との混合、結合による凝結、粘着の発生を防止することができる。これにより、配管ラインにおける油分等の凝結物の付着蓄積による流路の詰まりを無くすことができる。
【0011】
熱分解装置からスプレイ式冷却部4の底部に投入された廃ガスは、上昇しながらスプレイノズル36から噴霧し流下する数百ミクロンの常温の洗浄水と数秒間接触し、60〜100℃まで冷却される。この冷却により、含有する炭素数C9以上の大部分の油分が凝縮すると共に、洗浄効果によりこの油分の他併せてカーボン及びポリマー等の固形粉も排水中に分離除去される。尚、ここで用いられる洗浄水は、水の他、本廃ガス処理過程で生成される塩酸水溶液も循環して使用することができる。
【0012】
次いで、冷却処理された廃ガスは、上昇し、塔上部の漏れ棚式洗浄部5に入り、塔頂部スプレイノズル35より噴霧された洗浄水と、多孔を有する漏れ棚を通って流下する洗浄水で各段で接触し更に冷却され、主として炭素数C9以下の低沸点ガス状炭化水素が凝縮し、上記のスプレイ部で分離除去されなかった微細なミスト状油分が、カーボン及びポリマー等の固形粉と共に洗浄除去され排水中に分離除去される。ここで、漏れ棚は、複数段、例えば3〜5段設けるのが好ましい。また、漏れ棚は、数ミリ程度、好ましくは3〜10ミリ径の多孔を有するものが洗浄水と廃ガスの接触効率及び目詰まり防止の点から好ましい。尚、ここで用いられる洗浄水もまた塩酸水溶液を循環使用できる。
【0013】
ここで、冷却洗浄塔2は、堅型円筒式のものが好ましい。また、冷却洗浄塔、特にスプレイ式冷却部本体の内壁面は、通常の保温では温度低下が起こることによって内壁に接する廃液中の油分類の粘性が増加し付着蓄積してくる。この種の油分の温度による粘性について調査したところ、40℃前後ではどろっとしたヘドロ状のものが、55℃では粘度約2900センチポイズとなり付着性も低下することが実験的に確認された。このため塔本体、特にスプレイ式冷却部には、外壁に当該油分の凝結付着を防止するための加熱保温構造、例えばジャケット28を設けて熱媒加熱により油分の流動性が確保できる60℃以上に保持できるようにするのが好ましい。
【0014】
冷却及び洗浄後の排水は、塔の底部、即ちスプレイ式冷却部の下部に設けた洗浄液受槽3に収容される。そして、洗浄液受槽3では、冷却洗浄塔2の本体と同様にジャケット構造29とし、熱媒加熱と攪拌装置により、油分やカーボン及びポリマー等の固形粉を含有する廃液を60℃以上に加熱保温し、かつ混合均質化するのが好ましい。これにより、受槽の本体内面及び底面への油分類の固着蓄積を防止するとともに、油水分離工程へのポンプによる安定した連続供給が可能となる。また、分離回収された油分は、適宜、貯蔵、再利用に供される。
一方、冷却洗浄塔で大部分の凝縮性油分、カーボン及びポリマー等の固形粉が除去精製された残存ガスは、塔頂部より排出され、含有する塩化水素を除去するため吸収洗浄塔へ送られる。
【0015】
吸収洗浄塔6は、ラスシリング等のセラミックス製の充填物7が配置された充填式であるのが好ましい。塔下部に供給された廃ガスは充填材中を上昇しながら、塔上部スプレイノズル37より散水流下する洗浄水と接触し、含有する塩化水素が吸収除去される。ここで用いられる洗浄水もまた塩酸溶液を循環使用できる。
【0016】
更に、残存する可燃性成分(一酸化炭素、炭素数C4以下の炭化水素等)、及び含有する悪臭及び有害性ガスは廃ガス焼却炉に供給されて焼却無害化処理されて大気放出される。
【0017】
【実施例】
次に、全体構成図3を用いて、本発明の廃ガス処理装置を更に具体的に説明する。
【0018】
廃プラスチック(塩化ビニール約3.6%含有)約250kg/hを処理する脱塩素押出燃料化装置1において、温度350℃、高沸点炭化水素及びミスト状油分3.8kg/h、カーボン及びポリマー様固形粉0.2kg/h、塩化水素3.7kg/hを含む可燃性の廃ガス約25.2kg/hが発生する。燃料化装置1のベントより生じるこの廃ガスは、バンドヒーターで加熱保温構造の配管25を経て温度300〜350℃に保持された状態で冷却洗浄塔2へ供給される。
【0019】
冷却洗浄塔2の下部のスプレイ式冷却部4に供給された廃ガスは上昇しながら給水槽19、ポンプ24により供給される常温の補給水とポンプ22、配管44を経て循環供給される濃度約6%、温度約37℃の塩酸水溶液と合流し、調圧弁33及び上部スプレイノズル36を通して噴霧される洗浄水約206kg/hと接触し60℃程度まで急冷され、大部分の高沸点炭化水素分が凝縮すると同時に大部分の油分とカーボン及びポリマー等の固形粉が洗浄除去される。スプレイ式冷却部4に次いでこのガスは上部の漏れ棚式洗浄部5に送られる。数ミリの孔径を有する多孔板3段よりなる構造であり、廃ガスは上昇しながら上部スプレイノズル35を通して噴霧され流下してくる約85kg/h、温度37℃、塩酸濃度約6%の循環使用される洗浄水と各漏れ棚で接触し、更に50℃程度まで冷却されるとともに残存する凝縮及びミスト状の油分、カーボン及びポリマー等の固形粉が洗浄除去される。冷却洗浄塔2の本体はジャケット構造28になっており熱媒加熱装置18からポンプ23を経て供給される約100℃の熱媒を通すことにより60℃程度に加熱保温されており油分類の本体内面への付着蓄積を防いでいる。また、この冷却洗浄塔2においては、廃ガス中に含まれる塩化水素の全量の約30%程度も同時に洗浄除去される。
【0020】
冷却洗浄塔2で処理された残存ガスは、塔上部より吸引排気され吸収洗浄塔6へ供給される。吸収洗浄塔6はラシヒリング7を使用した充填式である。塔下部に供給された残存ガスは充填材中を上昇しながら、塔上部スプレイノズル37より散水流下する約95kg/h、塩酸濃度6%の循環使用される洗浄水と接触し、含有する塩化水素約2.7kg/hが吸収除去され塩化水素濃度50ppm以下の排ガスとなる。次いで排気ポンプ8を経て排ガス焼却炉9に供給され残存する可燃性成分(一酸化炭素、炭素数C4以下炭化水素等)、及び含有する悪臭及び有害性ガスが焼却、無害化処理されて大気放出される。このとき排ガスは約5000kcal/Nm3の発熱量を有するためスチームとして熱回収される。
【0021】
冷却洗浄塔2で生じる洗浄排液は流下し塔底部に直結して設けられた洗浄液受槽3に収容される。洗浄液受槽3は、攪拌装置20を備えており、本体はジャケット構造29となっている。槽本体は、このジャケットに熱媒加熱装置18から供給される約100℃の熱媒を通すことにより60℃程度に加熱保温される。収容された洗浄排液は、攪拌装置20により混合均質化され油分、カーボン及びポリマー等の固形粉が分離しないようにあるいは塊状化しないように分散状態とする。これらの操作により槽本体の内壁への油分類および重質固形粉等の付着蓄積を防ぐとともに塊状固形化した材料等による配管の遮蔽等を生じさせることなく洗浄排液は、配管26、排液ポンプ10を経て所定量を安定かつ自動的に抜き出される。このとき当然のことながら配管ラインはバンドヒータ等で加熱保温され60℃程度に保持されている。
【0022】
次いでこの洗浄排液は比重差分離方式の油水分離器11に送られ、上部に数%の水分を含んだ約4.2kg/hの油分類が下部に濃度約6.3%、295kg/hの塩酸水溶液が各々分離される。また、極少量含まれる重質の油分類、ポリマー様固形粉等が分離器の底部より分離除去される。上部より分離された油分は、配管27を経て回収油タンク13に貯蔵、利用に供せられる。この処理操作における油分分離器11、配管27、回収油タンク13はいずれも油分の流れ性を確保するため60℃以上を保持するように加熱保温構造としている。
【0023】
一方、分離された塩酸水溶液は、冷却器15にて37℃程度まで冷却され吸収洗浄塔6からの洗浄排水と合流し、約392kg/h、塩酸濃度約6.9%となり排水浄化装置16に送られる。ここでこの排水は、微量に含有する油分等が除去処理された後、循環槽17に収容される。ここでは、排水は、約54kg/h、所定濃度の塩酸としてポンプ21にて排出され再利用される一方、一部は、流出分に相当する補給水にて希釈、ポンプ22、配管39、40を経て返送されて、冷却洗浄塔2および吸収洗浄塔6の洗浄水として循環使用される。
【0024】
【発明の効果】
本発明の廃ガス処理装置によれば、廃プラスチックの熱分解装置から発生した廃ガス中の塩化水素を効率的に除去できると共に、当該廃ガス中に含まれる油分、カーボン及びポリマー等の固形粉を粘着、固形化することなく回収することができ、システムの長期間の安定操業を可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の廃ガス処理装置における冷却洗浄塔を示す構成図である。
【図2】本発明の廃ガス処理装置における吸収洗浄塔を示す構成図である。
【図3】本発明の廃ガス処理装置の全体を示す構成図である。
【符号の説明】
1:脱塩素押出燃料化装置
2:冷却洗浄塔
3:洗浄液受槽
4:スプレイ式洗浄部
5:漏れ棚式洗浄部
6:吸収洗浄塔
7:ラシヒリング
8:排気ポンプ
9:排ガス焼却炉
10:排液ポンプ
11:油水分離器
12:排液ポンプ
13:回収油タンク
14:ポンプ
15:冷却器
16:排水浄化装置
17:循環槽
18:熱媒加熱装置
19:給水槽
20:攪拌装置
21〜24:ポンプ
25〜27:ヒータ加熱配管
28〜31:ジャケット
32〜34:調圧弁
35〜37:スプレイノズル
38〜44:配管
a:浄化廃ガス
b:回収油分
c:回収塩酸
d:回収固形物
e:補給水
f:スチーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a waste gas treatment apparatus and treatment method, and more particularly, waste containing oil, carbon and polymer solid powder, hydrogen chloride, and other combustible gases generated in the process of thermally decomposing waste plastic. The present invention relates to a gas processing apparatus and a processing method thereof.
[0002]
[Prior art]
The number of discarded plastics in industrial and general wastes is increasing, but the problem of environmental pollution associated with disposal such as incineration and landfilling is becoming more serious. In particular, the generation of dioxins in incineration is a major social problem.
[0003]
As one of the waste plastic treatments, recently, vinyl chloride-based materials have been separated and removed, or decomposed at a relatively low temperature of 300 to 400 ° C. and dechlorinated. A method of recovering and utilizing in a form has been studied and put into practical use. Among these, in the treatment method in which pyrolysis and solid fuel are produced, a high-temperature waste gas containing solid powders such as a large amount of gaseous high-boiling hydrocarbons, mist-like oil, carbon and polymer is generated together with hydrogen chloride. . This waste gas is usually supplied to a gas / solid-liquid separator such as a cyclone system, and after oil classification, carbon powder and the like contained in the waste gas are separated and removed, 50-60 in a water-cooled cooling tower. It is cooled to below ℃ and then treated by removing hydrogen chloride contained in a water-absorbing absorption tower.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in conventional cyclone gas / solid-liquid separation treatment, the separation performance is not sufficient, and the waste gas contains a large amount of high-boiling gaseous and mist oils, and solids such as carbon and polymers. Since they contain a considerable amount of powder, they are mixed in the process of separating and accumulating in the equipment, and in the case of heat insulation that is usually applied, the temperature drops due to heat dissipation and the fluidity of the oil classification decreases, and these materials stick to each other. As a result of solidification, there have been situations in which the flow path is blocked or it is difficult to extract the separated oil classification. Further, in the piping lines before and after the separation device, the flow path is blocked due to accumulation of deposits such as oil due to the same phenomenon. For this reason, it is necessary to dismantle the separation device and the piping line frequently, and to remove and clean the accumulated and shielded deposits, resulting in problems such as long-term stable treatment operation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of earnestly examining a more continuous and efficient treatment method of waste gas, the present inventor has applied these methods to a problem that the waste gas generated from the thermal decomposition apparatus is applied with a cooling cleaning method that maintains a high temperature. As a result, the present invention has been completed.
[0006]
That is, the present invention is a treatment apparatus for waste gas generated when waste plastic is thermally decomposed by a thermal decomposition apparatus, and is a lower part for separating and removing the waste gas into oil and solid powder and hydrogen chloride. A cooling and washing tower having a spray-type cooling unit at the top, a cooling and washing tower having a leakage shelf type washing unit, a stirring device for mixing and homogenizing the separated oil and solid powder, and a jacket for heating and keeping the vessel body heated, And an absorption washing tower for removing hydrogen chloride in the residual gas.
[0007]
In addition, the present invention is a method in which high-temperature waste gas generated by thermal decomposition of waste plastic is rapidly cooled and condensed in a spray-type cooling unit at the bottom of the cooling and washing tower, and washed in an upper leaky shelf type washing unit to obtain oil and solids The powder is separated , and then the waste liquid containing the separated oil and solid powder is heated and kept warm in the washing liquid receiving tank, mixed and homogenized, separated and recovered, and hydrogen chloride in the remaining gas is removed by the absorption washing tower. The waste gas processing method characterized by the above is provided.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The waste gas treatment apparatus of the present invention comprises a cooling washing tower (FIG. 1) for separating and removing the waste gas into oil and solid powder and hydrogen chloride, and an absorption washing tower (FIG. 1) for removing hydrogen chloride in the residual gas. 2), the structure and operation will be described below.
[0009]
In the waste gas treatment apparatus of the present invention, the waste plastic pyrolysis apparatus, for example, the cracked waste gas from the pyrolysis solid fuel conversion apparatus or the like has a spray
[0010]
Here, it is preferable that the
[0011]
Waste gas introduced into the bottom of the spray-
[0012]
Next, the cooled waste gas rises and enters the leaky shelf
[0013]
Here, the
[0014]
The drained water after cooling and washing is accommodated in a washing liquid receiving
On the other hand, the residual gas obtained by removing and purifying most of the condensable oil, solid powder such as carbon and polymer in the cooling washing tower is discharged from the top of the tower and sent to the absorption washing tower to remove the contained hydrogen chloride.
[0015]
The
[0016]
In addition, the remaining combustible components (carbon monoxide, hydrocarbons having a carbon number of 4 or less, etc.), and the malodorous and harmful gases contained therein are supplied to a waste gas incinerator for incineration detoxification treatment and released into the atmosphere. .
[0017]
【Example】
Next, the waste gas treatment apparatus of the present invention will be described more specifically with reference to FIG.
[0018]
In the dechlorination extrusion fueling device 1 that processes about 250 kg / h of waste plastic (containing about 3.6% of vinyl chloride), the temperature is 350 ° C., high boiling point hydrocarbon and mist oil content is 3.8 kg / h, carbon and polymer-like About 25.2 kg / h of flammable waste gas containing 0.2 kg / h of solid powder and 3.7 kg / h of hydrogen chloride is generated. This waste gas generated from the vent of the fueling apparatus 1 is supplied to the cooling and
[0019]
The waste gas supplied to the spray-
[0020]
The residual gas treated in the cooling and
[0021]
The cleaning effluent generated in the
[0022]
Next, this washing drainage is sent to the oil /
[0023]
On the other hand, the separated aqueous hydrochloric acid solution is cooled to about 37 ° C. by the cooler 15 and merged with the washing waste water from the
[0024]
【The invention's effect】
According to the waste gas treatment device of the present invention, hydrogen chloride in the waste gas generated from the waste plastic thermal decomposition device can be efficiently removed, and solid powders such as oil, carbon, and polymer contained in the waste gas. Can be recovered without sticking and solidifying, enabling stable long-term operation of the system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a cooling washing tower in a waste gas treatment apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an absorption cleaning tower in the waste gas treatment apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing the entire waste gas treatment apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Dechlorination extrusion fueling device 2: Cooling washing tower 3: Cleaning liquid receiving tank 4: Spray type washing part 5: Leaky shelf type washing part 6: Absorption washing tower 7: Raschig ring 8: Exhaust pump 9: Exhaust gas incinerator 10: Exhaust Liquid pump 11: Oil / water separator 12: Drain pump 13: Recovery oil tank 14: Pump 15: Cooler 16: Waste water purification device 17: Circulation tank 18: Heat medium heating device 19: Water supply tank 20: Stirring devices 21-24 :
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