JP3962260B2

JP3962260B2 - シュレッダーダストの処理方法

Info

Publication number: JP3962260B2
Application number: JP2002000079A
Authority: JP
Inventors: 淳志小林; 守弘長田; 寛額賀; 通朗原岡; 重御手洗
Original assignee: Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 2002-01-04
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2022-01-04
Also published as: JP2003201480A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や家庭電化製品等の解体時に発生するシュレッダーダストを効率よく且つ再資源化する方法で、詳細には、付加価値の高い燃料ガスと化学原料タールとして活用するシュレッダーダストの処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の急速な自動車や家庭電化製品の普及に伴い、廃棄されるこれらの数量も急激に増加しているため、これらを解体処理した際に発生するシュレッダーダストの発生量も急増している。
【０００３】
当初、これらシュレッダーダストの処理としては、埋め立て処理されていたが、埋め立て処分場が逼迫するとともに、重金属が溶出するという問題点が生じてきた。そこで、その対策として、これらシュレッダーダストを焼却して減容化しようとする方法が提案されてきた。ところが、このシュレッダーダストの性状は、下表に見る如く灰分がかなり含まれている。
【０００４】
【表１】

この灰分の中には、スラグ、金属類が数ｍｍ以下の細粉状になっているため、単に、焼却した場合には、多量の焼却灰が残り、灰の処分場の確保という問題点が残る。
【０００５】
この点に関する解決策として出願人は、特開平６−１２９６１８号公報で、シュレッダーダストを廃棄物溶融炉で処理する方法を提案した。即ち、前述した如き問題点であったシュレッダーダスト中の灰分を、溶融炉内で加熱溶融することにより溶融スラグ化し、土木用資材、コンクリート、細骨材及び金属として回収し、再資源化せんとするものである。
【０００６】
ところで、シュレッダーダスト中には、表１に見る如く、多量の可燃分も含まれている。この可燃分の大半（３０〜５０％）は、プラスチック系廃棄物である。
【０００７】
従って、これらシュレッダーダストをロータリーキルンや流動層炉で熱分解ガス化して処理しようとする技術も提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平６−１２９６１８号公報にあっては、シュレッダーダスト中の可燃分は、熱分解ガス化するとともに、灰分は、溶融スラグという形で回収し、土木用資材や建築用資材として再資源化されているが、熱分解ガス化された分解ガスの再利用については、特に考慮されていない。
【０００９】
即ち、通常、シャフト炉式溶融炉に装入された一般廃棄物は、炉内で熱分解ガス化され、熱分解残渣や不燃物は、溶融して炉下部から溶融スラグ及び溶融金属として排出されるが、生成した熱分解ガスは、炉頂から排出し、２次燃焼炉で燃焼され、熱、又は、電気として活用されている。
【００１０】
従って、溶融炉に装入されたシュレッダーダストも、これら一般廃棄物と同じように、ダスト中の可燃分は熱分解ガス化して共に２次燃焼炉で燃焼される。その際、トータル的なエネルギーの回収という観点からみると、この燃焼という手段より、直接可燃ガス及びタールとして利用する手段の方が当然エネルギー回収効率が良くなる。
【００１１】
ところで、シュレッダーダストを熱分解ガス化する手段としては、前記した直接溶融炉方式以外に、シュレッダーダストをロータリーキルンや流動層炉に装入し、シュレッダーダスト中の可燃分を熱分解ガス化する方法があるが、完全密閉型キルン炉を除いては、生成された熱分解ガスの熱量は１０００ｋｃａｌ／ｍ^３程度しかない。そこで、このガス中のタール分を部分酸化し、その熱でタール分をガス化する等のガス改質手段を講じても、高々２０００ｋｃａｌ／ｍ^３程度である。
【００１２】
従って、可燃ガスとしての利用価値は低く、利用範囲も非常に狭いものになっている。また、この手段でシュレッダーダストを処理した場合、灰分が未溶融且つカーボンを含有するため、熱分解残渣処理のための手段が別途必要となる。
【００１３】
そこで、本発明は、これら熱量の低い可燃性ガスを、あらためてそのための装置を設けることなく、既存の装置を活用しながらその付加価値を高めて活用範囲を広げんとするものである。更には、熱分解ガス化後の熱分解残渣も同時に処理し、要は、シュレッダーダスト中の灰分及び可燃分も同時に処理して、その再資源化を図らんとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のシュレッダーダストの処理方法は、シュレッダーダストをシャフト炉式ガス化溶融炉に投入して熱分解ガス化して熱分解ガスを生成するとともに、熱分解残渣及び不燃物を溶融処理し、前記熱分解ガスをガス洗浄し、一方、コークス炉で発生するＣＯＧの精製ラインが、コークス炉より発生した約９００℃のＣＯＧは安水フラッシングで８０〜８５℃に冷却され、次いで第１次冷却器で水により３０〜４０℃まで冷却されてタールや安水が除去され、タールと安水はデカンターで分離され、タールはタール貯槽へ送られ、安水はＮＨ _３水としてシュレッダーダストの熱分解ガスのガス洗浄に利用され、次いで、第１次冷却器を出たＣＯＧは排送機に送る前に電気集塵器で集塵され、集塵後のＣＯＧは飽和器に導入してＮＨ _３が希硫酸により硫安として回収除去され、飽和器を出たＣＯＧは第２次冷却器で冷却された後、ベンゾール吸収塔に導入されてベンゾールが吸収され、ベンゾール吸収塔を出たガスは脱硫器で脱硫後、ガス溜めに送られ、燃料として利用されるＣＯＧの精製ラインであって、この精製ラインの前記第１次冷却器に前記ガス洗浄した熱分解ガスをコークス炉で発生するＣＯＧとともに導入し、混合して精製することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
シュレッダーダストの大半は、プラスチック系廃棄物である。従って、これらプラスチック系廃棄物は加熱され、部分酸化用の酸素を供給されることにより下記のような熱分解ガスを生成する。
【００１９】
−Ｃ−Ｃ−Ｃ− ＋ｎＯ_２→Ｈ_２、ＣＯ、ＣＨ_４、ＣｎＨｎ、Ｃ、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ
熱分解ガス化方式としては、一般的には、例えば、廃棄物処理設備のロータリーキルン方式、流動層炉方式あるいはシャフト炉式ガス化溶融炉方式などがある。ロータリーキルン方式には、完全密封された間接加熱キルン方式と部分酸化燃焼方式とがある。
【００２０】
間接加熱キルン方式にあっては、キルン内温度は４００〜５００℃程度であるが、発生する熱分解ガスとしては、完全乾留熱分解方式であるため、熱カロリーとしては比較的高く、４０００〜５０００ｋｃａｌ／ｍ^３の熱分解ガスが得られるが、一方、外熱による間接加熱方式であるため、設備的には熱伝導律速となり、熱効率が悪く、伝熱面積が大きく必要となり設備的に大がかりなものになる。
【００２１】
ロータリーキルン方式の他の方法しては、０．３〜０．６程度の空気比にて、プラスチック系廃棄物の一部を燃焼させ、その燃焼熱により他の可燃分を熱分解させる部分酸化燃焼方式が提供されている。この方式は、内部熱を利用するため熱効率が高く、設備がシンプルでコンパクトとなる。しかし、この場合、発生する熱分解ガスのカロリーは高々１０００〜１５００ｋｃａｌ／ｍ^３と低い。
【００２２】
次に、流動層炉方式による部分酸化燃焼方式では、５００〜７００℃に加熱された流動砂上にシュレッダーダストを供給する。供給されたシュレッダーダストは、流動砂の熱により熱分解反応を受け、ガス化が生じる。ガス化された熱分解ガスに部分酸化用の空気（酸素）を供給することで、燃焼反応が生じ、熱が発生する。該熱を流動砂が吸収し、供給されるシュレッダーダストの熱分解エネルギーとなる。この時発生した熱分解ガスのカロリーも、部分酸化なので、１０００〜１５００ｋｃａｌ／ｍ^３と低い。
【００２３】
ところで、シュレッダーダスト中には、これら可燃分の外に多量の灰分が含まれているが、上記したロータリーキルン方式や流動層炉方式にあつては、発生する灰分温度は、せいぜい５００〜７００℃程度であるため、灰分の溶融温度に達していない。従って、熱分解ガス化中に生じた熱分解残渣を溶融処理するための工程（設備）をあらためて別途設けなければならない。これに対して、シャフト炉式ガス化溶融炉の場合、溶融処理するための工程（設備）をあらためて別途設ける必要はない。
【００２４】
次に、シュレッダーダストを熱分解ガス化する一例としてシャフト炉式ガス化溶融炉を利用する場合について図１に示す処理ラインの図を基に説明する。
【００２５】
シャフト炉式ガス化溶融炉１にあっては、シュレッダーダストは、灰分を炉底での溶融処理を行うため、コークス及び石灰が共に炉頂より装入される。
【００２６】
溶融炉１内では、炉頂温度は６００〜７００℃で、上から乾燥、熱分解及び溶融ゾーンに分かれている。装入されたシュレッダーダストは、まず、上記温度で乾燥され、次に、可燃分は、熱分解ゾーンで熱分解される。即ち、炭化水素分は、熱分解ゾーンにて部分酸化熱分解及び単純熱分解され、炉頂より炭化水素分（ＣＨ_４，Ｃ_２Ｈ_４，Ｃ_２Ｈ_６，Ｃ_３Ｈ_８，ＣｎＨｍ）、酸化炭素物（ＣＯ，ＣＯ_２）及び水素分（Ｈ_２，Ｈ_２Ｏ）として炉頂より排出される。
【００２７】
一方、熱分解残渣や不燃物は、炉底に下がり炉外より供給された酸素及びコークスの燃焼により高温で溶融処理され、溶融スラグとして系外へ排出される。
【００２８】
このように、シュレッダーダストをシャフト炉式ガス化溶融炉を利用して熱分解ガス化する場合は、シュレッダーダスト中の灰分も同一の炉内で溶融処理され、溶融スラグ化が可能なので、前記したロータリーキルン炉や、流動層炉方式のように、熱分解残渣を溶融処理するための高温溶融炉を別途必要としないので、コスト的にははるかに優利である。
【００２９】
ところで、炉頂より排出された熱分解ガス中の低級炭化水素分は、常温においてもガス状態を保つが、高級炭化水素分は常温にて液状、又は固体となり、配管及びダクトの閉塞という弊害をもたらす。そのため、溶融炉１から排出された熱分解ガスは、直ぐに、ガス洗浄塔２で洗浄処理する。ガス洗浄には、シュレッダーダスト中の塩素分より発生する酸性ガス成分（ＨＣｌ）の中和を考慮して、また、タール成分の洗浄塔２での遊離固着の防止のため、例えば、タール成分に対する溶媒性が高いＮＨ_３水（安水）を用いる。その際、この熱分解ガスの洗浄には大量の水が必要で、且つその水を処理する設備が必要となる。
【００３０】
ガス洗浄塔２で回収された熱分解油（タール）は、油水中のスラッジ除去を経た後、油／水セパレータにより油水分離し、水分を除去したあと、タール工場において石炭および石油化学の原料として使用が可能となる。
【００３１】
ガス洗浄塔２を出た熱分解ガスは、ガス洗浄塔２でのミスト分（水分、タールミスト）を含んでいるため、排送機４に送る前に電気集塵機３で集塵してコークス炉の精製装置に送る。コークス炉には、石炭の乾留課程で発生した熱分解ガス（ＣＯＧ）を冷却する際に多量の安水が生じ、また、これら安水を処理し副生物を取り出すための精製ラインを有している。
【００３２】
次ぎに、ＣＯＧの精製について、図２に示すＣＯＧの精製ラインの図を基に説明する。
【００３３】
コークス炉５より発生した約９００℃のＣＯＧは、安水フラッシングで８０〜８５℃に冷却され、次いで第１次冷却器６で水により３０〜４０℃まで冷却されてタールや安水が除去される。タールと安水はデカンター７で分離され、タールはタール貯槽へ送られる。安水は、中和剤（ＮＨ_３水）としてシュレッダーダストの熱分解ガスのガス洗浄に利用することにより大幅なコスト減になる。
【００３４】
次いで、第１次冷却器６を出たＣＯＧは、第１次冷却器６でのミスト分（水分、タールミスト）を含んでいるため、排送機９に送る前に電気集塵器８で集塵される。集塵後のＣＯＧは飽和器１０に導入してＮＨ_３が希硫酸により硫安として回収除去される。
【００３５】
飽和器１０を出たＣＯＧは、第２次冷却器１１で冷却された後、ベンゾール吸収塔１２に導入されてベンゾールが吸収される。ベンゾール吸収塔１２を出たガスは脱硫器１３で脱硫後、ガス溜め１４に送られ、燃料として利用される。
【００３６】
ベンゾール吸収塔１２でベンゼン等低沸点炭化水素成分を除去して回収する理由は次のとおりである。
【００３７】
電気集塵器でミスト分離されたＣＯＧは、酸性ガス及びタールミストも除去されているため、燃料源として利用可能であるが、該ガス中には、揮発成分であるベンゼン等低沸点炭化水素成分も含まれているため、燃料とした場合、カーボン（スス）発生が多くなる、という問題点を有している。
【００３８】
一方、これら低沸点炭化水素成分は、化学成分として有効活用できることから、これら熱分解ガスを再度精製してこれら低沸点炭化水素成分を抽出している。
【００３９】
したがって、ＣＯＧは、低沸点炭化水素成分等を除去一抽出して副生物となしている。
【００４０】
一方、シュレッダーダストを熱分解ガス化して生成した熱分解ガスの性状は、表２及び表３のＣＯＧ組成と熱分解ガス組成に示されるように、ＣＯＧと同じような性状を備えている。
【００４１】
【表２】

【表３】

そこで、本発明にあっては、シュレッダーダストを熱分解ガス化して洗浄した熱分解ガスを上記した既設のＣＯＧの精製ラインの第１次冷却器６にＣＯＧとともに導入して混合して精製せんとするものである。
【００４２】
すなわち、例えば、図１に示すシャフト炉式ガス化溶融炉１でシュレッダーダストを熱分解ガス化して生成した熱分解ガスを熱分解油（タール）の精製に際しても、既設のＣＯＧの処理ラインの活用が可能である。
【００４３】
ＣＯＧの処理としては、タールの精製ラインがあり、また、粉コークスの造粒（製団）があるので、シュレッダーダストの熱分解ガスのラインをこれら精製ラインに繋いだり、あるいは造粒ラインにおけるタールに混合して処理することができる。
【００４４】
以上のように、本発明にあっては、シュレッダーダストを熱分解ガス化して生成した熱分解ガスの性状は、コークス炉発生ガスと同じような性状であることから、熱分解ガスの洗浄、精製、及び副生物の抽出−活用に際しては、ＣＯＧの処理ラインをそのまま活用するので、シュレッダーダストから生成した熱分解ガスのための設備を新設する必要がなく、大幅なコスト減となり、実用技術として極めて有効である。
【００４５】
ところで、シュレッダーダストを熱分解ガス化して生成した熱分解ガスは、熱量的には、約１５００ｋｃａｌ／ｍ^３程度しかない。したがって、シュレッダーダストの熱分解ガスの利用範囲が狭く、燃焼室で燃焼させボイラーで熱回収して発電にしか活用できず、効率のよいものではなかった。そこで、熱分解ガス中のタール分の一部を燃焼し、該燃焼熱によりタール分をガス化することによりガスを改質しても、高々、１０００〜１５００ｋｃａｌ程度である。
【００４６】
ところが、本発明にあっては、ＣＯＧの精製ラインに繋いでコークス炉ガスと混合して精製するようにしているため、混合する量を適当に制御さえすれば充分に付加価値の高い燃料源として、その利用範囲が広くなる。
【００４７】
図３及び図４はシュレッダーダストの熱分解ガスとＣＯＧの混合例を示す図である。
【００４８】
シュレッダーダストの熱分解ガスとコークスガスの混合割合は、バーナ設備などに影響を与えないことなどを考慮して混合割合を調整する。図３の例では、熱分解ガスを６％混合させた場合、ガス発熱量で４％程度低下し、Ｈ_２濃度としても３％程度低下するだけでＣＯＧ組成に大きな影響はない。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果が得られる。
【００５０】
（１）シュレッダーダストの熱分解ガスをＣＯＧと混合して既存のＣＯＧ精製ラインを活用しながらその付加価値を高めて活用範囲を広げることができる。
【００５１】
（２）シュレッダーダストは、例えば廃棄物処理設備のシャフト炉式ガス化溶融炉を利用して熱分解ガス化することにより、シュレッダーダスト中の灰分及び可燃分も同時に処理することができ、コスト的に優利である。
【００５２】
（３）ガス洗浄は、既存のＣＯＧ精製ライン発生する安水を利用することにより、大幅なコスト減になる。
【００５３】
（４）熱分解ガスを洗浄したときに回収されたタールは、ＣＯＧより回収されたタールと混合することにより有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱分解ガス化にシャフト炉式ガス化溶融炉を利用する場合の処理ラインの図である。
【図２】ＣＯＧの精製ラインの図である。
【図３】シュレッダーダストの熱分解ガスとＣＯＧの混合例を示す図である。
【図４】シュレッダーダストの熱分解ガスとＣＯＧの混合例を示す図である。
【符号の説明】
１：シャフト炉式ガス化溶融炉２：ガス洗浄塔３：電気集塵機４：排風機
５：コークス炉６：第１次冷却器７：デカンター８：電気集塵器９：排送機１０：飽和器１１：第２次冷却器１２：ベンゾール吸収塔１３：脱硫器１４：ガス溜め

Claims

シュレッダーダストをシャフト炉式ガス化溶融炉に投入して熱分解ガス化して熱分解ガスを生成するとともに、熱分解残渣及び不燃物を溶融処理し、前記熱分解ガスをガス洗浄し、一方、コークス炉で発生するＣＯＧの精製ラインが、コークス炉より発生した約９００℃のＣＯＧは安水フラッシングで８０〜８５℃に冷却され、次いで第１次冷却器で水により３０〜４０℃まで冷却されてタールや安水が除去され、タールと安水はデカンターで分離され、タールはタール貯槽へ送られ、安水はＮＨ _３水としてシュレッダーダストの熱分解ガスのガス洗浄に利用され、次いで、第１次冷却器を出たＣＯＧは排送機に送る前に電気集塵器で集塵され、集塵後のＣＯＧは飽和器に導入してＮＨ _３が希硫酸により硫安として回収除去され、飽和器を出たＣＯＧは第２次冷却器で冷却された後、ベンゾール吸収塔に導入されてベンゾールが吸収され、ベンゾール吸収塔を出たガスは脱硫器で脱硫後、ガス溜めに送られ、燃料として利用されるＣＯＧの精製ラインであって、この精製ラインの前記第１次冷却器に前記ガス洗浄した熱分解ガスをコークス炉で発生するＣＯＧとともに導入し、混合して精製することを特徴とするシュレッダーダストの処理方法。