JP4168710B2

JP4168710B2 - Disposal of used plastic

Info

Publication number: JP4168710B2
Application number: JP2002264319A
Authority: JP
Inventors: 孝憲井ノ口; 陽二大垣; 秀明築地; 博巳中村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP2004099764A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済みプラスチックの処理方法に関し、特に製鉄所における使用済みプラスチックのリサイクル処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業廃棄物や一般廃棄物としてプラスチック等の合成樹脂類が急増しており、その処理が大きな問題となっている。なかでも高分子系の炭化水素化合物であるプラスチックは燃焼時に発生する熱量が高く、焼却処理した場合に焼却炉を傷めるために大量処理が困難であり、その多くがごみ埋立地等に投棄されているのが現状である。しかし、プラスチック等の投棄は環境対策上好ましくなく、その大量処理方法の開発が切望されている。
【０００３】
プラスチック等の合成樹脂類を有効利用する方法として、合成樹脂類を高炉やスクラップ溶解炉等の炉に吹き込んで使用する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、高炉に使用済みプラスチックを吹込むために、フィルム状と固形状の合成樹脂類を分離し、塩素含有樹脂を除去した後に高炉等に気送供給して炉内に吹込む方法も公知である（例えば、特許文献２参照。）。塩化ビニル等の含塩素高分子樹脂のような合成樹脂類を高炉等に還元剤として吹き込んだ場合、含塩素高分子樹脂の熱分解によって塩素系ガス（塩化水素、塩素ガス等）が生じ、高炉ガス中に塩素系の腐食ガスが多量に含有されると炉体やガス処理設備等の腐食問題を引き起こすため、高炉では塩素含有樹脂を多量に処理することは望ましくない。そのため、塩素含有樹脂を除去した残部が吹込みに用いられている。処理する使用済みプラスチックから除去された塩素含有樹脂類は、他の回収手段に回すか、あるいは別途脱塩素処理を行なってから高炉に吹込む等して処理されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
一方で、コークス炉で塩素含有プラスチックを処理する技術も知られている。例えば、使用済みプラスチックを石炭と配合してコークス炉に装入し、使用済みプラスチックを熱分解させコークス炉ガスとして回収しリサイクルする技術がある（例えば、特許文献４参照。）。また、高炉での使用済みプラスチックの処理量に限界があるとして、塩素分の多いものをコークス炉に装入して熱分解処理し、塩素分の少ない使用済みプラスチックを高炉に装入して熱分解処理することで、脱塩素工程を低減若しくは省略することができるとする技術もある（例えば、特許文献５参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭５１−３３４９３号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平９−１７０００９号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平１０−６０５０９号公報
【０００８】
【特許文献４】
特開２００１−４９２６３号公報（第３−４頁）
【０００９】
【特許文献５】
特許第３０９５７３９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献３に記載されているように、高炉での使用済みプラスチック処理の際に塩素含有樹脂類を分離したり、脱塩素処理を行なってから高炉に吹込む等して処理することは、処理工程が複雑化して生産性の低下を招くおそれがある。
【００１１】
一方で、特許文献４、特許文献５等に記載のように、コークス炉において使用済みプラスチックを処理すれば、高炉に吹込むことのできない塩素含有樹脂類を処理することが可能とされているが、使用済みプラスチックを石炭と共にコークス炉で処理すると、たとえば、コークス炉に装入された使用済みプラスチックの熱分解残渣が残留し、この残渣が使用済みプラスチックの周辺の石炭中に拡散し、拡散した残渣の残留部分においてコークス組織が脆弱化されコークスの強度が低下し、コークスの品質が劣化するので使用済みプラスチックの処理量に限界があるという問題がある。
【００１２】
通常の装入方法では、コークス炉への使用済みプラスチックの添加量は、たとえば全石炭装入量に対して１ｍａｓｓ％が限界とされており、特許文献４に記載の方法を用いてコークス炉に装入する使用済みプラスチックの平均粒径を調整しても、添加量は３ｍａｓｓ％が限界であり、使用済みプラスチックの処理量を増やすことは困難である。
【００１３】
使用済みプラスチックの処理量を増やすために、コークス炉で使用する石炭中の非微粘結炭の配合割合を減らし、高価な粘結炭の配合量割合を増加させればコークス強度の低下は抑えられるが、非常にコスト高である。
【００１４】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、製鉄所において高炉を用いて使用済みプラスチックを処理する際に、使用済みプラスチックの塩素含有量の多少にかかわらず多量の使用済みプラスチックを低コストで処理できる使用済みプラスチックの処理方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）、使用済みプラスチックを、高炉とガス化溶融炉とを併用して処理する方法であって、該ガス化溶融炉が使用済みプラスチックを熱分解させ且つ熱分解後の樹脂残渣を溶融するシャフト炉を備え、該シャフト炉の内部に堆積する使用済みプラスチックの堆積層の上部が流動状態の流動層であり、酸素濃度９０％以上の純酸素をシャフト炉内に吹きこむことで前記流動層の温度を約８００℃から約１０００℃に制御することにより使用済みプラスチックのガス化に際するタール及び／又はチャーの発生を抑制するものであり、所定の濃度よりも塩素含有量が高い使用済みプラスチックをガス化溶融炉で処理することを特徴とする使用済みプラスチックの処理方法。
（２）、使用済みプラスチックをガス化溶融炉で処理することで発生した発生ガスを、工業用燃料として利用することを特徴とする、（１）に記載の使用済みプラスチックの処理方法。
（３）、処理する使用済みプラスチックの種類と受け入れ量に応じて、高炉での処理量と、ガス化溶融炉での処理量を決定することを特徴とする（１）または（２）に記載の使用済みプラスチックの処理方法。
（４）、水および／または水蒸気を純酸素と共に吹きこむことを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかに記載の使用済みプラスチックの処理方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態であり、高炉とガス化溶融炉とを用いた使用済みプラスチック処理の全体図を示す。
【００１７】
製鉄所において受け入れた使用済みプラスチック１は、分別工程２により、固形プラスチック３、フィルム系プラスチック４、異物１２（金属片、木屑等）に分別される。固形プラスチック３は粗破砕工程５により破砕し、必要により塩素含有プラスチック除去工程６により塩素含有樹脂を除去した後、粉砕工程７により所定の粒径まで粉砕して粒化する。フィルム系プラスチック４は粗破砕工程８により破砕し、塩素含有プラスチック除去工程９により塩素含有樹脂を除去した後、造粒工程１０により所定の粒径に造粒して粒化する。粉砕工程７および造粒工程１０により所定の粒径に粒化した使用済みプラスチックは高炉１１に羽口から吹きこみ、還元剤として処理する。
【００１８】
分別工程２により分別された異物１２は金属片、木屑、金属付着プラスチック等の小径物が主体であり、ガス化溶融炉１４で処理する。塩素含有プラスチック除去工程６、９により除去された塩ビ等の塩素含有プラスチック１３もガス化溶融炉１４で処理する。製鉄所において受け入れた使用済みプラスチックが塩素含有樹脂や、破砕処理が困難な複合プラスチック等の難処理プラスチックが主体である場合１５は、ガス化溶融炉１４で処理する。ガス化溶融炉で生成される熱分解ガスは、回収して工業用ガスとして利用する。
【００１９】
受け入れる使用済みプラスチックには、通常、家庭から排出される一般廃棄物系のプラスチックのように、異物が混合され、固形、フィルム等の形状では分別されておらず、複数種類のプラスチックの混合状態であり、塩ビ等の塩素含有プラスチックも混入された状態であるものもある。分別工程２を設けるのは、処理を行なう使用済みプラスチックの形状が、固形であるか、フィルム状であるかによって、異なる前処理工程を用いることが好ましいからである。固形プラスチックは破砕、粉砕により所定の粒径まで粒化することが可能である。一方、フィルム系プラスチックは固形プラスチック同様に粉砕しても高炉吹き込みの気流輸送に適する粒状にならないため、半溶融あるいは溶融固化した後に裁断あるいは破砕して粒化して処理することが好ましい。このため、受け入れたプラスチックを固形プラスチックとフィルム系プラスチックに分別して、別々に処理すると効率的である。この分別工程には、例えば揺動式選別機を用いて重量物の固形プラスチックと軽量物のフィルム系プラスチックに分離することができる。揺動式選別機を用いる場合は、同時に異物を小径物として分別可能である。金属片、木屑、金属付着プラスチック等の異物は破砕機、粉砕機の設備保護のためにも分離することが望ましい。
【００２０】
塩素含有プラスチック除去工程６、９では、比重分離により塩素含有プラスチックを除去することが好ましい。塩素含有プラスチックは比重が大きいため、水を用いて容易に分離が可能である。遠心分離式の比重分離装置を用いると、さらに効率的に塩素含有プラスチックを分離することができる。
【００２１】
フィルム状のプラスチックの造粒方法としては、使用済みプラスチック完全溶融させ、これを押出し機により棒状等に押出し成形した後、粒状に裁断することにより粒状物を得る方法、裁断または破砕された使用済みプラスチックを加熱若しくは前記裁断または破砕による摩擦熱により半溶融化させ、半溶融化した合成樹脂材を急冷することにより収縮固化させ、この際粒状に収縮固化させるか若しくは収縮固化した合成樹脂材を粉砕処理して粒状物を得る方法、高速回転する回転刃で裁断または破砕するとともに、該裁断または破砕による摩擦熱により使用済みプラスチックを半溶融化させ、次いでこの半溶融化した使用済みプラスチックを水噴霧等によって急冷することにより収縮固化させ、この際粒状に収縮固化させるか若しくは収縮固化と同時に前記回転刃により粉砕処理し、粒状物を得る方法等の任意の方法を用いることができる。
【００２２】
高炉での吹き込み処理には適さない塩ビ等の塩素含有プラスチック、分離除去された異物は従来では残さとして例えば埋め立て処理が行なわれているが、本発明では製鉄所に併設するガス化溶融炉で処理を行なう。ガス化溶融炉としては、例えばシャフト炉を用い、炉の頂部から使用済みプラスチックとともに副資材としてコークス、石灰石等を投入し、シャフト炉の羽口から純酸素を吹き込む等して、使用済みプラスチックの熱分解・溶融を行なう。
【００２３】
ガス化溶融炉においては、使用済みプラスチックをガス化溶融炉に投入するだけで、特別な前処理を行なうことなく熱分解・溶融処理を行なうことができるので、塩素含有プラスチック以外の使用済みプラスチックもガス化溶融炉で処理することで、高炉での使用済みプラスチック処理における破砕・造粒等の前処理のコストを削減することができる。
【００２４】
ガス化溶融炉で回収されるガスは、高カロリーであり（ＣＯ、Ｈ₂リッチ)、高付加価値のガスが得られるので、低コストで有効にエネルギー回収を行なうことができる。高炉とガス化溶融炉を併用することで、製鉄所での使用済みプラスチックの処理量が増大し、低コストで塩素含有プラスチックを処理できると同時にガス化溶融炉での発生ガスを回収して工業用燃料とすることで、使用済みプラスチックのエネルギー利用率が大幅に向上する。
【００２５】
また、ガス化溶融炉では塩素含有プラスチックと同様に他のハロゲン元素を含有する使用済みプラスチックも処理可能である。特に臭素は難燃性プラスチック等に含まれている場合が多く、ガス化溶融炉を併用することで高炉での処理に不適なハロゲン元素を含有するプラスチックの処理も可能となる。
【００２６】
次に、本発明で用いるガス化溶融炉について詳しく説明する。
【００２７】
ガス化溶融炉とは、キルン（回転窯）や流動床炉を使って廃棄物から熱分解ガスを発生させ、その熱分解ガスによる熱で焼却灰等の熱分解残渣を溶融するプラントである。ガス化溶融炉の運転工程としては、まず、キルンや流動床炉等の熱分解炉を用いて、廃棄物を無酸素又は低酸素の状態で熱分解する。このとき廃棄物からは、熱分解ガス、灰分、カーボン、タール、チャー等が生成され、これらの生成物は次段階の溶融炉に送られる。溶融炉の内部は熱分解ガスと高温空気で例えば１２００〜１３００℃になり、残渣中の灰分等を溶融する。
【００２８】
このようなガス化溶融炉では、廃棄物から生成される熱分解ガスを次の溶融工程で有効利用している。また、ガス化溶融炉を使用して廃棄物から生成される熱分解ガスは、回収して工業用燃料として製鉄所等で利用することができる。ガス化溶融炉で使用済みプラスチックを処理する場合、処理される使用済みプラスチックが塩素を含有している場合でも、発生する塩化水素ガスによってダイオキシン類が生成してもタール等とともに、高温還元雰囲気によって分解され、無害化する。
【００２９】
コークスベッド式溶融炉とも呼ばれるシャフト炉は、上述の２段で構成される熱分解炉と溶融炉とを一体にした構造であり、本発明ではガス化溶融炉としてこのシャフト炉を用いることが効率的であり特に好ましい。シャフト炉の原理は、高炉の原理と同じであり、灼熱するコークス層から上昇する熱で使用済みプラスチックを熱分解し、炉床部で熱分解残渣を溶融する。使用済みプラスチックは副資材（コークス、石灰石）とともに、シャフト炉の上部から投入される。シャフト炉は使用済みプラスチックの不燃分を溶融させ、溶融物をメタル又はスラグとして有効利用できる。このため、処理対象となる使用済みプラスチックが金属、ガラス繊維等の異物を含有する場合でも処理可能であり、あらゆる種類の使用済みプラスチックを処理可能である。使用済みプラスチックから生成される熱分解ガスは、シャフト炉の上部から取り出され、後段の湿式ガス洗浄装置によって発生した塩化水素ガスを洗浄除去した後、工業用燃料として回収して、利用することができる。
【００３０】
上記のようなシャフト炉において、シャフト炉の炉頂部内の温度を８００℃〜１１００℃の高温雰囲気に保持して、シャフト炉内で発生する発生ガス中のタールやチャー等の熱分解ガス中の不純物を充分にガス化させることが好ましい。投入された使用済みプラスチックを直ちに高温乾留して、タール等をガス化することで、従来よりも高カロリーの可燃性ガスを回収できる。
【００３１】
上記のようにシャフト炉の炉頂部内全体の温度を８００℃〜１１００℃の高温雰囲気に保持することが困難である場合は、改質炉を備えたガス化溶融炉を用いることが望ましい。改質炉を備えたガス化溶融炉を用いた使用済みプラスチック処理について以下に説明する。
【００３２】
図２はガス化溶融炉にシャフト炉を用い、改質炉を備えた、ガス化溶融炉の一実施形態の説明図である。このガス化溶融炉は、使用済みプラスチックを熱分解させ且つ熱分解後の樹脂残渣を溶融するシャフト炉２１と、熱分解によって使用済みプラスチックから生成されるタール及び／又はチャーをガス化するための改質炉２２と、改質炉２２で改質されたガスを、水を用いて冷却するガス冷却設備２３と、ガスの冷却水を処理する水処理設備２４と、冷却したガスを脱硫する脱硫設備２５とを備える。脱硫されたガスは、ガスホルダー２６に貯蔵され、リサイクル利用される。
【００３３】
一般にシャフト炉２１では、廃棄物から生成される熱分解ガスは炉の下から上に上昇する一方、廃棄物から生成される灰分、カーボンは重力によってコークスとともに下に行く。熱分解ガスが上昇する速度が速いと、灰分が熱分解ガスによって上昇させられ、工業用ガスとして取り出される側に搬送されてしまう。これを防止するため、シャフト炉では、溶融炉の炉頂部の径を大きく設定し、熱分解ガスが上昇する速度を遅くしている。すなわち溶融炉の径を、朝顔部（テーパ部）にて炉床部から炉頂部に向かってテーパ状に広げ、炉頂部の径を炉床部の径よりも大きくしている。このため、シャフト炉では、大型であるほど、炉頂部内の雰囲気温度が場所によって均一になりにくく、さらに、炉頂部から使用済みプラスチック、コークス、石灰石が投入されるので、炉頂部内の雰囲気温度よりも低い温度である使用済みプラスチックやコークス等によって炉頂部内の雰囲気温度が部分的に下げられてしまい、炉頂部内では、熱分解ガス中の不純物を充分にガス化させることができない場合がある。
【００３４】
そこで本発明では、ガス化溶融炉としてシャフト炉を用いて使用済みプラスチックから生成される熱分解ガスを工業用ガスとして回収する際に、シャフト炉とは別に、雰囲気温度を均一に調整し易いガス改質炉を設け、該ガス改質炉で熱分解によって生成されるタール及び／又はチャーをガス化させることで、熱分解ガス中の不純物を効率良くガス化させる。したがって、工業用ガスとして回収するガス単味のカロリーを向上させ、また後段の不純物除去処理をより一層簡易にすることができる。
【００３５】
以上のようなシャフト炉と改質炉からなるガス化溶融炉を用いれば、シャフト炉にて使用済みプラスチックを効率良く熱分解することができ、改質炉にて熱分解ガス中のタール及び／又はチャーを効率良くガス化させることができる。
【００３６】
シャフト炉の羽口及び前記改質炉の吹き込み口から純酸素を吹き込むと、シャフト炉、改質炉、ガスを冷却するガス冷却設備等をコンパクトにすることができるので好ましい。純酸素には窒素分が少ないので、工業用ガスとして処理すべきガスのボリュームを下げることができるためである。また、窒素分が少ないので、回収される工業用ガスを高カロリーガスとして利用することができる。
【００３７】
前記シャフト炉の羽口及び前記改質炉の吹き込み口から純酸素とともに、水若しくは水蒸気を吹込むと、水（Ｈ₂Ｏ）が分解して水素（Ｈ₂）になるので熱分解ガスを水素リッチなガスに改質することができるので好ましい。また純酸素を吹込むだけだと、吹込み口近傍の雰囲気温度が極めて高温になるおそれがあるが、水若しくは水蒸気を吹込むことで、耐火物に悪影響を及ぼさないように、吹込み口近傍の雰囲気温度を調整することができる。純酸素は、高炉のように熱風ではなく、常温で吹込まれる。常温の酸素に水蒸気を吹込むと、常温の酸素によって水蒸気がドレン化され、水蒸気がきれいに分散しなくなるおそれがある。このため、水蒸気よりも水をミスト状に吹いて雰囲気温度を調整するのが望ましい。
【００３８】
シャフト炉の炉頂部内の雰囲気温度が６００〜８５０℃に設定され、改質炉内の雰囲気温度が１０００〜１２００℃に設定されることが望ましい。
【００３９】
改質炉２２は、例えば、全体が略円筒状をなし、その内周には耐火物が貼られたものを用いることができる。改質炉２２の径はシャフト炉２１の炉頂部２１ａの径よりも小さく、例えば炉頂部２１ａの径が約９ｍ程度なのに対して改質炉２２の径は例えば２〜３ｍに設定される。改質炉２２の下部の径を絞ったところには、改質炉２２に純酸素及び水を吹込むための吹き込み口を円周方向に複数設けることが望ましい。吹き込み口から純酸素及び水を吹込むことによって、改質炉の内部の雰囲気温度を１０００〜１２００℃に設定できる。
【００４０】
改質炉２２の役割について詳しく説明する。改質炉２２は主に、下記の▲１▼〜▲３▼の役割を有する。▲１▼タール（ＣmＨn）及び重炭化水素の完全分解により、液体状不純物を除去する。なおガス中にタール分が残る場合、後段の水処理でタールを除去する処理が必要になる。▲２▼チャー（Ｃ）の完全分解促進により、固体状不純物を除去する。一般にチャーは非常に反応性が悪く、ガス中には含まれないのが理想である。改質炉２２でチャーの分解を図っても、ガス中に僅かに残ることもありえるので、後述する後段の水処理設備２４で再度チャーを取り除いてシャフト炉２１に戻すのが望ましい。▲３▼ガス改質を行なう。具体的には水素リッチなガスに改質することであり、改質炉２２に水をミスト状に吹き込むと、一酸化炭素（ＣＯ）が減って水素（Ｈ₂）が増える。ガスの持つエネルギとしては増えないが、水素（Ｈ₂）をリッチにするという意味でガス改質である。
【００４１】
本発明ではさらに、改質炉で改質されたガスを、水を用いて冷却し、冷却したガスを脱硫してもよい。このためには、改質炉で改質されたガスを、水を用いて冷却するガス冷却設備と、ガスの冷却水を処理する水処理設備と、冷却したガスを脱硫する脱硫設備とを備えることが好ましい。改質炉で改質されたガスを、水を用いて急冷すると、冷却工程でダイオキシンが再合成するのを防止することができる。またガスを脱硫処理することで、工業用ガスとして利用しやすくなる。
【００４２】
ガス冷却設備、水処理設備、脱硫設備を備える場合、ガス改質炉２２で改質されたガスは、ガス冷却設備２３に送られる。ガス冷却設備２３は改質炉２２で改質されたガスを、水を用いて一気に冷却する。これはダイオキシンが再合成しやすい３００℃前後の温度を素早く通過させ、ダイオキシンが再合成しないようにするのが目的である。ガスの冷却と同時に酸やアルカリでガスを洗浄し、重金属や有害な酸性ガスを除去してもよい。特にアルカリでの洗浄は塩素含有プラスチックが熱分解して発生した塩化水素を中和するため非常に好ましい。酸やアルカリはタンク２７に貯えられる。シャフト炉及び改質炉では純酸素を吹き込むので、空気吹込みに比べると、冷却すべきガスの量も少なくてすむ。
【００４３】
ガスの冷却水は水処理設備２４で処理される。水処理設備２４では、水処理の一般的な方法が採られ、例えば使用済みプラスチックに含まれる塩素分を苛性ソーダによって混合塩として回収し、また使用済みプラスチックに含まれる重金属をキレート処理して凝沈させ、ＣＯＤなどを生物処理することによって低減して排出する。
【００４４】
冷却されたガスは脱硫設備２５に送られる。脱硫設備２５では、ガス中の硫化水素（Ｈ₂Ｓ）を除去する。硫化水素（Ｈ₂Ｓ）が除かれると、ガスの組成としては、一酸化炭素（ＣＯ）＋水素（Ｈ₂）＋二酸化炭素（ＣＯ₂）となる。窒素（Ｎ₂）は含まれたとしても数％以内になる。硫化水素（Ｈ₂Ｓ）が除去された工業用ガスは、ガスホルダー２６内に貯められ、例えば製鉄所の工業用燃料として利用されたり、発電設備の燃料として利用されたり、加熱炉の燃料として利用されたりする。
【００４５】
得られる工業用ガスは一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ₂）がリッチなガスなので、製鉄所内外での利用の他に、ＤＭＥすなわち、ガソリンの代用になるジメチルエーテル（ＣＨ₃ＯＣＨ₃）の原料として利用されてもよい。また膜分離の技術を利用して、工業用ガスから水素（Ｈ₂）を分離し、水素燃料の原料等としてもよい。残った二酸化炭素（ＣＯ₂）はドライアイスに利用してもよい。
【００４６】
以上のように、シャフト炉に改質炉を組み合わせたガス化溶融炉を用いることで、生成される熱分解ガス中の不純物を充分にガス化させることができるが、改質炉を用いずに、使用済みプラスチックのガス化に際するタール及び／又はチャーの発生を抑制する以下の方法を用いることも可能である。
【００４７】
シャフト炉では、投入された使用済みプラスチックの堆積層は、上部が使用済みプラスチックがガス化する、使用済みプラスチックの乾燥および熱分解領域である流動状態の流動層であり、下部が使用済みプラスチックの高温燃焼および溶融領域である移動層という構成になっている。移動層の下部（使用済みプラスチック堆積層の下部）はコークス充填層である。本発明では、流動層の温度を所定の範囲に制御し、且つ流動層に十分な酸素を供給することで、使用済みプラスチックのガス化に際して、タールおよび／またはチャーの発生を発生段階で抑制する。
【００４８】
使用済みプラスチックは３００℃前後でガス化し易く、タールやチャーが極めて発生し易い。従来の流動層の温度は６００〜８００℃程度であり、この温度域で使用済みプラスチックをガス化させると、カーボン成分の数１０％がすすになり、ガス化されない。これに対して本発明では、ガス化溶融炉が使用済みプラスチックを熱分解させ且つ熱分解後の樹脂残渣を溶融するシャフト炉を備え、該シャフト炉の内部に堆積する使用済みプラスチックの堆積層の上部が流動状態の流動層であり、酸素濃度９０％以上の純酸素をシャフト炉内に吹きこむことで前記流動層の温度を約８００℃から約１０００℃に制御することにより使用済みプラスチックのガス化に際するタール及び／又はチャーの発生を抑制することを特徴とする。すすの生成率はガス化温度が高いほど低減できるが、８００℃以上とすることで効率的に低減できる。また１０００℃以上にすると、使用済みプラスチックの一部が溶融し、炉壁にクリンカーが成長して棚つりの原因になってしまう場合があるので、ガス化温度は１０００℃以下が望ましく、流動層の温度を約８００℃から約１０００℃に制御することが効果的である。
【００４９】
タール及び／又はチャーの発生を抑制するためには、流動層の温度を約８００℃から約１０００℃に制御する以外に、純酸素の供給も必要である。酸素を供給して使用済みプラスチックと反応させ、分解させる。単なる乾留では流動層の温度が約８００℃〜約１０００℃であっても燃焼性が悪く、すすが生成され易い。
【００５０】
また、純酸素のみを用いて上記の流動層の温度を調整すると、流動層が高温になりすぎる場合があるので、水および／または水蒸気を純酸素と共にシャフト炉内に吹きこむことで温度調整を行なうと、温度調節が容易になるので好ましい。
【００５１】
純酸素等をシャフト炉内に吹きこむことで流動層の温度を制御するためには、シャフト炉が、流動層の近傍に気体吹きこみのための羽口を有することが好ましい。また、流動層の温度は、例えば、熱電対の先端の測定部を炉壁から炉内にわずかに出して直接測定することができる。
【００５２】
次に、高炉とガス化溶融炉を用いた製鉄所における使用済みプラスチック処理方法について説明する。
【００５３】
本発明では、製鉄所における使用済みプラスチック処理を、高炉とガス化溶融炉とを併用して処理することを特徴とする。また、使用済みプラスチックをガス化溶融炉で処理することで発生した発生ガスを、工業用燃料として利用することを特徴とする。
【００５４】
従来の技術で説明したように、高炉における還元剤としての使用済みプラスチックの吹込み処理は、使用済みプラスチックのケミカルリサイクルとして有効な手段であるが、塩素含有プラスチックの処理が困難である。この問題を、使用済みプラスチックの一部を高炉で還元剤として処理し、ガス化溶融炉を併用して、使用済みプラスチックの残部の全てあるいは一部をガス化溶融炉で処理することで解決できる。ガス化溶融炉は処理される使用済みプラスチックが塩素を含有している場合でも、発生する塩化水素ガスは排ガス洗浄装置で中和除去され無害化するので、使用済みプラスチックの処理に好適である。また、高炉で使用済みプラスチック処理を行なうためには、使用済みプラスチックを吹込みに適した形状とするために破砕や造粒等を行なう必要があるが、ガス化溶融炉で使用済みプラスチックを処理する際には特別な前処理は不要であり、前処理のコストが低い。さらに、ガス化溶融炉を使用して使用済みプラスチックから生成される熱分解ガスは、回収して工業用燃料として製鉄所等の設備で燃焼させて利用することができるので、エネルギーを効率的に熱回収して利用する事ができる。ガス化溶融炉で発生するガスは、高カロリーの工業用ガスとして使用可能である。したがって、高炉とガス化溶融炉での処理を並列して行なうことで、塩素含有プラスチックを含む多量の使用済みプラスチックを効果的に処理することができる。
【００５５】
高炉で還元剤として処理した使用済みプラスチックの残部の全てをガス化溶融炉で処理しても良いが、前記残部の一部を転炉、コークス炉等、その他の製鉄所内設備で処理することも可能である。
【００５６】
ガス化溶融炉は塩素を含有している使用済みプラスチックを処理できるので、所定の濃度よりも塩素含有量が高い使用済みプラスチックはガス化溶融炉で処理するものとする。塩素含有量が高い使用済みプラスチックとは、塩化ビニルや塩化ビニリデン等の含塩素高分子樹脂材を主体とするものであり、高炉で処理可能な濃度を超えて塩素を含有する使用済みプラスチックである。例えば、塩素含有量が１ｍａｓｓ％以上であるものとする等、適宜設定する。所定の濃度よりも塩素含有量が高い使用済みプラスチックと、所定の濃度よりも塩素含有量が低い使用済みプラスチックとは、処理するために搬入された段階から分離された状態であるものを用いても、所定の塩素含有量にしたがって分離したものでも、どちらを用いることも可能である。
【００５７】
したがって、使用済みプラスチックを所定の濃度よりも塩素含有量が高いものと、所定の濃度よりも塩素含有量が低いものに分別し、塩素含有量が低いものを高炉で処理し、塩素含有量が高いものをガス化溶融炉で処理することもできる。高炉での使用済みプラスチックの処理量を増大させるために、塩素含有量が高い使用済みプラスチックの一部についてロータリーキルンを用いて酸素を遮断した雰囲気で加熱する等の脱塩素処理を行なって、塩素含有量を少なくしてから高炉で処理することも可能である。
【００５８】
さらに、ガス化溶融炉では塩素含有量が高い使用済みプラスチックと、塩素含有量が低い使用済みプラスチックの、どちらも処理可能であるので、使用済みプラスチックの内、塩素含有量が低いものの少なくとも一部を高炉で処理し、残部の一部または全部をガス化溶融炉で処理することが好ましい。したがって、塩素含有量の低い使用済みプラスチックの内、破砕処理するのみで高炉に吹込み可能な使用済みプラスチックのみを高炉で処理すれば、造粒等の前処理が不要になるので、高炉での使用済みプラスチック処理を低コスト化することができる。
【００５９】
一方で、使用済みプラスチックのうち、塩素含有量が低いものと塩素含有量が高いものとに分別を行なっていないものについて、塩素含有量が不明なままでガス化溶融炉で処理することもできる。ガス化溶融炉での処理を行なう場合には破砕、造粒等の前処理が不要であるので、例えば、高炉に吹込む場合には造粒等が必要なフィルム状プラスチック等を塩素含有量不明な状態のままガス化溶融炉で処理し、廃棄物としての排出段階で塩素を含有しないことが分かっている固形の使用済みプラスチックを破砕して高炉に吹込むと、分別、造粒等の前処理のコストを削減することができる。
【００６０】
上記で用いる使用済みプラスチックを塩素含有量が高いものと塩素含有量が低いものとに分別する方法として、使用済みプラスチックを比重分離によって塩素含有量が高いものと塩素含有量が低いものに分別することが好ましい。塩素含有プラスチックである塩化ビニルや塩化ビニリデン等の含塩素高分子樹脂材は他の合成樹脂に較べて比重が大きいため（ポリエチレンの比重：０．９１〜０．９６、ポリプロピレンの比重：０．８９〜０．９１程度であるのに対し、塩化ビニルの比重：１．１６〜１．５５程度）、比重差を利用して容易に分別可能である。通常、比重分離のための分離装置は水等の液体を利用した比重分離方式或いは遠心分離方式等を用いる。比重分離を行なうためには、使用済みプラスチックを８ｍｍ〜２０ｍｍ程度に破砕処理した後に行なうことが好ましい。
【００６１】
また、塩素含有量が高いことが明らかな使用済みプラスチックについては、塩素含有量による選別処理を行なわずにガス化溶融炉で処理されるので比重分離のための破砕処理が不要である。ガス化溶融炉で処理する使用済みプラスチックの割合を高めると、破砕処理のコストを低減することができる。
【００６２】
以上のように、高炉とガス化溶融炉とを併用して、使用済みプラスチックの内、所定の濃度よりも塩素含有量が高い使用済みプラスチックをガス化溶融炉で処理するためには、各種の方法で行なうことができる。処理する使用済みプラスチックには、主として、一般家庭から排出される多種類のプラスチックの混合状態である一般廃棄物と、ある程度プラスチックの種類が判明している産業廃棄物等の使用済みプラスチックとがあり、これらを処理するために受け入れた場合、使用済みプラスチックの種類や受け入れ量に応じて、上記のような処理形態を適宜選択、組み合わせて、高炉での処理量と、ガス化溶融炉での処理量を決定して実施すると多量の使用済みプラスチックを低コストで処理できるので効果的である。
【００６３】
以上のように、高炉とガス化溶融炉とを併用した使用済みプラスチックの処理は非常に効果的であるが、ガス化溶融炉の一実施形態として、使用済みプラスチックを熱分解させ且つ熱分解後の樹脂残渣を溶融するシャフト炉と、該シャフト炉での熱分解によって使用済みプラスチックから生成されるタール及び／又はチャーをガス化するための改質炉とを備えたガス化溶融炉を用いると、使用済みプラスチックの熱分解ガス中の不純物を効率良くガス化させることができるので、非常に効果的である。
【００６４】
前記シャフト炉では、炉の頂部から廃棄物とともに副資材として少なくともコークスを投入すると効果的である。
【００６５】
また、前記シャフト炉の羽口及び前記改質炉の吹き込み口から、純酸素が吹き込まれると、シャフト炉、改質炉、ガスを冷却するガス冷却設備等をコンパクトにすることができ、回収される工業用ガスを高カロリーガスとして利用することができるので好ましい。
【００６６】
また、上記の際に、水および／または水蒸気を純酸素と共にシャフト炉および／または改質炉内に吹きこむことが好ましい。
【００６７】
また、ガス化溶融炉による使用済みプラスチック処理の一実施形態として、ガス化溶融炉が使用済みプラスチックを熱分解させ且つ熱分解後の樹脂残渣を溶融するシャフト炉を備え、該シャフト炉の内部に堆積する使用済みプラスチックの堆積層の上部が流動状態の流動層であり、酸素濃度９０％以上の純酸素をシャフト炉内に吹きこむことで前記流動層の温度を約８００℃から約１０００℃に制御することにより使用済みプラスチックのガス化に際するタール及び／又はチャーの発生を抑制することが効果的である。
【００６８】
また、上記の際に、水および／または水蒸気を純酸素と共にシャフト炉内に吹きこむことが好ましい。
【００６９】
さらに、改質炉を用いる場合と同様に、シャフト炉では、炉の頂部から廃棄物とともに副資材として少なくともコークスを投入すると効果的であり、また、前記シャフト炉の流動層の近傍以外の羽口からも、純酸素を吹き込むことが好ましい。
【００７０】
【実施例】
（実施例１）製鉄所において使用済みプラスチックを受け入れて、高炉とガス化溶融炉（廃棄物を熱分解及び溶融するシャフト炉）を用いて使用済みプラスチック処理を行なった。受け入れた使用済みプラスチックは、一般廃棄物系プラスチックと産業廃棄物系プラスチックであった。
【００７１】
一般廃棄物プラスチックは、家庭から排出されたものであり、固形、フィルムの分別はされておらず、塩ビ等の塩素含有プラスチックも混入された状態であった。
【００７２】
産業廃棄物系プラスチックについては、排出元から直接受け入れるため、収集段階で塩素含有プラスチックと塩素を含有しない使用済みプラスチックとに選別されていた。
【００７３】
図１と同様の処理フローにより、上記の使用済みプラスチック処理を行なった。一般廃棄物プラスチックは、自治体等で回収後、つぶし固めてベール品の状態とされていたので、ベール品を解砕した。次に解砕した使用済みプラスチック１から異物を除去するために、揺動式選別機２を用いて使用済みプラスチックを重量物（固形プラスチック）と小径物（金属片、木屑等）と軽量物（フィルム系プラスチック）に分離した。軽量物としてポリオレフィン系プラスチックが主であるフィルム系プラスチックおよびトレー系プラスチック４を分別し、重量物として、ペットポトル等の固形プラスチック３を、小径物として金属等の異物１２を分別した。異物１２は約２％であり、異物を除去した使用済みプラスチックのうち、固形プラスチック３が約１０％、フィルム径プラスチック４が約９０％であった。固形プラスチック３は主としてＰＥＴ等の溶融温度が高いプラスチックを用いて製造されていた。固形プラスチック３は塩素を含有しないプラスチックが主体であったので、塩素含有プラスチックの分別は行なわずに、８ｍｍ程度に粉砕機７で粉砕し、高炉１１の還元剤として羽口から吹込んだ。分別したフィルム系の使用済みプラスチック４は遠心分離式の比重分離装置９を用いて比重１以上の重量分と、比重１以下の軽量分に分離した。約７５％が軽量分であり、軽量分は造粒機１０を用いて造粒して、高炉１１の還元剤として羽口から吹込んだ。約２５％の重量分は大部分が塩素含有プラスチック１３であるので、ガス化溶融炉１４で処理した。小径物である異物１２も、ガス化溶融炉１４で処理した。ガス化溶融炉１４であるシャフト炉では、炉の頂部から使用済みプラスチックとともに副資材としてコークス、石灰石を投入し、シャフト炉の羽口から純酸素を吹き込んだ。
【００７４】
工場等で排出した使用済みプラスチックを受け入れた場合、プラスチックの主体が塩素含有樹脂や、破砕処理が困難な複合プラスチック等の難処理プラスチック１５である場合は、ガス化溶融炉１２で処理した。受け入れたプラスチックの主体が、塩素を含有しない使用済みプラスチックであり、フィルム状のものは、破砕後に造粒機を用いて造粒して、高炉７の還元剤として羽口から吹込んだ。塩素を含有しない使用済みプラスチックであり、固形のものの場合は８ｍｍ程度に粉砕機６で粉砕し、高炉７の還元剤として羽口から吹込んだ。プラスチックの種類が不明なものは、比重分離等を行なわずに、ガス化溶融炉１４で処理した。
【００７５】
高炉に吹き込んだ使用済みプラスチックの塩素含有割合は０．５ｍａｓｓ％以下であった。高炉出銑量は１万ｔ／日であり、廃プラ吹き込み原単位は１６ｋｇ／ｔで、風圧、シャフト圧等の変動もなく、順調に操業できた。
【００７６】
高炉とガス化溶融炉を併用し、塩素含有プラスチックをガス化溶融炉で処理することで、使用済みプラスチックを高炉還元剤としてリサイクル利用するとともに、ガス化溶融炉での工業用燃料回収による、ガス回収によるエネルギー利用が大幅に向上した。
【００７７】
（実施例２）実施例１において、シャフト炉とは別に、雰囲気温度を均一に調整し易いガス改質炉を設け、該ガス改質炉で熱分解によって生成されるタール及び／又はチャーをガス化させ、同様に使用済みプラスチックの処理を行なった。シャフト炉の羽口及び改質炉の吹き込み口から純酸素と水を吹き込んだ。改質炉で改質されたガスは、水を用いて冷却するガス冷却設備と、ガスの冷却水を処理する水処理設備と、冷却したガスを脱硫する脱硫設備とにより処理して、工業用ガスとして利用した。工業用ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ₂）がリッチなガスで、約２５００ｋｃａｌ／Ｎｍ³カロリーのガスを回収できた。回収ガスは、製鉄所で高炉、転炉、コークス炉等から発生するガスを混合して用いる混合ガスに相当する高カロリーガスであり、混合ガスを使用する製鉄所内設備で同等に有効利用でき、発電設備の燃料として利用したり、加熱炉の燃料に利用した。
【００７８】
（実施例３）実施例１において、高さ方向に３段（上段、中段、下段）の羽口を有するシャフト炉を用いて、シャフト炉に使用済みプラスチックを投入した。投入された使用済みプラスチックの堆積層は、上部が流動状態の流動層であり、使用済みプラスチックをガス化させた。流動層には中段の羽口より酸素濃度９０％以上の純酸素を吹きこみ、流動層の温度が９５０℃になるように、酸素、空気、蒸気の吹きこみ量を調整した。流動層において、使用済みプラスチックの水分は蒸発し、揮発分はガス化し、固定炭素および灰分は炉底へ移動した。タールやチャーはほとんど発生しなかった。
【００７９】
移動層では、下段の羽口から燃焼用酸素を吹きこみ、炉底部に投入されたコークスおよび固定炭素を高温燃焼させ、灰分を溶融させた。溶融した灰分はコークスの間を流下し、スラグとして排出した。消費されたコークスは上部から補充した。
【００８０】
シャフト炉の上部は発生ガスの改質領域であり、上段の羽口より部分燃焼用酸素を送り、シャフト炉のガス出口付近を所定の温度に制御し、ダイオキシン類、タールを分解し、これらの発生を抑制した。
【００８１】
回収されたガスは、ダイオキシン対策のために水で急冷したが、空気ではなく、純酸素を羽口から吹き込んだので、処理するガスの体積が比較的小さく、冷却水を節約できた。また、純酸素吹き込みは、発生ガスの窒素分を減らす効果もあり、発生したガスはタールやチャーをほとんど含有しない、高カロリーの工業用ガスとして回収することができた。
【００８２】
得られた工業用ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ₂）がリッチなガスで、約２５００ｋｃａｌ／Ｎｍ³カロリーのガスを回収できた。回収ガスは、製鉄所で高炉、転炉、コークス炉等から発生するガスを混合して用いる混合ガスに相当する高カロリーガスであり、混合ガスを使用する製鉄所内設備で同等に有効利用できた。
【００８３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、高炉を用いて製鉄所内で使用済みプラスチックを処理する際に、高炉の操業に影響を与えることなく、使用済みプラスチックの塩素含有量の多少にかかわらず多量の使用済みプラスチックを低コストで処理することが可能であり、発生ガスを製鉄所内外の熱源として有効利用する事ができる。また、使用済みプラスチックを粒化するための前処理のコストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炉とガス化溶融炉を用いた使用済みプラスチック処理の全体図を示す。
【図２】改質炉を備えたガス化溶融炉の一実施形態の説明図。
【符号の説明】
１：使用済みプラスチック、
２：分別工程、
３：固形プラスチック、
４：フィルム系プラスチック、
５：粗破砕工程、
６：塩素含有プラスチック除去工程、
７：粉砕工程、
８：粗破砕工程、
９：塩素含有プラスチック除去工程、
１０：造粒工程、
１１：高炉、
１２：異物（金属片、木屑等）、
１３：塩素含有プラスチック、
１４：ガス化溶融炉、
１５：塩素含有樹脂や、難処理プラスチックが主体の使用済みプラスチック、
２１：シャフト炉、
２１ａ：炉頂部、
２２：改質炉、
２３：ガス冷却設備、
２４：水処理設備、
２５：脱硫設備、
２６：ガスホルダー、
２７：タンク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for processing used plastic, and more particularly to recycling of used plastic in an ironworks.
[0002]
[Prior art]
In recent years, plastics and other synthetic resins have been rapidly increasing as industrial waste and general waste, and the treatment thereof has become a big problem. In particular, plastics, which are high molecular weight hydrocarbon compounds, generate a large amount of heat during combustion and are difficult to process in large quantities because they injure the incinerator when incinerated. Most of them are dumped in landfills. The current situation is. However, the dumping of plastics and the like is not preferable in terms of environmental measures, and the development of a large-scale treatment method is desired.
[0003]
As a method of effectively using synthetic resins such as plastics, a method of blowing synthetic resins into a furnace such as a blast furnace or a scrap melting furnace is known (for example, see Patent Document 1). Further, in order to blow used plastic into a blast furnace, a method of separating film-like and solid synthetic resins, removing a chlorine-containing resin, and supplying the gas to a blast furnace and blowing it into the furnace is also known ( For example, see Patent Document 2.) When synthetic resins such as vinyl chloride and other chlorine-containing polymer resins are blown into a blast furnace as a reducing agent, chlorine-based gases (hydrogen chloride, chlorine gas, etc.) are generated due to thermal decomposition of the chlorine-containing polymer resin, resulting in a blast furnace If a large amount of chlorine-based corrosive gas is contained in the gas, it causes corrosion problems in the furnace body and gas processing equipment, and therefore it is not desirable to treat a large amount of chlorine-containing resin in a blast furnace. Therefore, the remainder from which the chlorine-containing resin has been removed is used for blowing. The chlorine-containing resins removed from the used plastic to be processed are processed by being sent to other recovery means or separately dechlorinated and then blown into a blast furnace (for example, see Patent Document 3). .)
[0004]
On the other hand, a technique for processing a chlorine-containing plastic in a coke oven is also known. For example, there is a technique in which used plastic is blended with coal and charged into a coke oven, and the used plastic is pyrolyzed, recovered as coke oven gas, and recycled (for example, see Patent Document 4). Also, assuming that there is a limit to the amount of used plastic in the blast furnace, the one with a high chlorine content is charged into a coke oven and pyrolyzed, and the used plastic with a low chlorine content is charged into the blast furnace and heated. There is also a technique in which the dechlorination step can be reduced or omitted by performing the decomposition treatment (see, for example, Patent Document 5).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No.51-33493
[0006]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-170009
[0007]
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-60509
[0008]
[Patent Document 4]
JP 2001-49263 A (page 3-4)
[0009]
[Patent Document 5]
Japanese Patent No. 3095739
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described in Patent Document 3, when processing used plastics in a blast furnace, it is possible to separate chlorine-containing resins or perform treatment by blowing into a blast furnace after dechlorination treatment. There is a possibility that the process becomes complicated and the productivity is lowered.
[0011]
On the other hand, as described in Patent Document 4, Patent Document 5, etc., if used plastic is processed in a coke oven, chlorine-containing resins that cannot be blown into the blast furnace can be processed. When the used plastic is treated together with coal in a coke oven, for example, a used plastic pyrolysis residue charged in the coke oven remains, and this residue diffuses and diffuses into the coal around the used plastic. There is a problem that the amount of used plastic is limited because the coke structure is weakened in the residual portion of the residue, the strength of the coke is lowered, and the quality of the coke is deteriorated.
[0012]
In the ordinary charging method, the amount of used plastic added to the coke oven is limited to, for example, 1 mass% with respect to the total amount of coal charged. Even if the average particle diameter of the used plastic to be charged is adjusted, the addition amount is limited to 3 mass%, and it is difficult to increase the processing amount of the used plastic.
[0013]
In order to increase the amount of used plastic, the proportion of non-slightly caking coal in the coal used in the coke oven is reduced and the proportion of expensive caking coal is increased. However, it is very expensive.
[0014]
Therefore, the object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and when used plastic is processed in a steelworks using a blast furnace, a large amount of used plastic is used regardless of the chlorine content of the used plastic. It is an object of the present invention to provide a used plastic processing method capable of processing plastic at a low cost.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The features of the present invention for solving such problems are as follows.
(1) A method of treating used plastic in combination with a blast furnace and a gasification melting furnace, The gasification melting furnace includes a shaft furnace for thermally decomposing used plastic and melting a resin residue after pyrolysis, and a fluidized bed in which the upper part of the used plastic deposited layer deposited inside the shaft furnace is in a fluid state And by controlling the temperature of the fluidized bed from about 800 ° C. to about 1000 ° C. by blowing pure oxygen having an oxygen concentration of 90% or more into the shaft furnace, tar and / or Or suppress the generation of char, A method of treating a used plastic, characterized in that a used plastic having a chlorine content higher than a predetermined concentration is treated in a gasification melting furnace.
(2) The used plastic processing method according to (1), wherein the generated gas generated by processing the used plastic in a gasification melting furnace is used as an industrial fuel.
(3) According to (1) or (2), the processing amount in a blast furnace and the processing amount in a gasification melting furnace are determined according to the type and amount of used plastic to be processed. Of used plastic.
(4) ,water And / or blowing water vapor with pure oxygen, ( 1) One of (3) The used plastic processing method as described in 2.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an embodiment of the present invention, and shows an overall view of used plastic processing using a blast furnace and a gasification melting furnace.
[0017]
The used plastic 1 received at the ironworks is separated into a solid plastic 3, a film plastic 4, and a foreign material 12 (metal pieces, wood chips, etc.) in the separation step 2. The solid plastic 3 is crushed by the coarse crushing step 5 and, if necessary, the chlorine-containing resin is removed by the chlorine-containing plastic removing step 6, and then pulverized to a predetermined particle size by the pulverizing step 7. The film-type plastic 4 is crushed by the coarse crushing step 8, the chlorine-containing resin is removed by the chlorine-containing plastic removing step 9, and then granulated to a predetermined particle size by the granulating step 10. The used plastic granulated to a predetermined particle size by the pulverization process 7 and the granulation process 10 is blown into the blast furnace 11 from the tuyere and processed as a reducing agent.
[0018]
The foreign matter 12 separated in the separation step 2 is mainly a small-sized object such as a metal piece, wood chip, or metal-attached plastic, and is processed in the gasification melting furnace 14. A chlorine-containing plastic 13 such as vinyl chloride removed in the chlorine-containing plastic removing steps 6 and 9 is also processed in the gasification melting furnace 14. When the used plastic accepted at the steelworks is mainly a difficult-to-process plastic such as a chlorine-containing resin or a composite plastic that is difficult to be crushed, it is processed in the gasification melting furnace 14. The pyrolysis gas generated in the gasification melting furnace is recovered and used as industrial gas.
[0019]
Used plastics to be received are usually mixed with foreign substances, such as general waste plastics discharged from households, and are not separated in the form of solids, films, etc. There are also cases in which chlorine-containing plastics such as PVC are also mixed. The reason for providing the separation step 2 is that it is preferable to use different pretreatment steps depending on whether the used plastic to be processed is solid or film-shaped. Solid plastic can be granulated to a predetermined particle size by crushing and grinding. On the other hand, film-type plastics, like solid plastics, are not granulated suitable for air-blast transportation with blast furnace blowing. Therefore, it is preferable to process them by semi-melting or melting and solidifying by cutting or crushing. For this reason, it is efficient to separate the received plastics into solid plastics and film plastics and process them separately. In this separation step, for example, a swing type sorter can be used to separate a heavy solid plastic and a light film plastic. In the case of using an oscillating sorter, foreign substances can be separated as small-diameter objects at the same time. It is desirable to separate foreign matters such as metal pieces, wood chips, and metal-adhered plastics in order to protect the equipment of the crusher and crusher.
[0020]
In the chlorine-containing plastic removal steps 6 and 9, it is preferable to remove the chlorine-containing plastic by specific gravity separation. Chlorine-containing plastics have a high specific gravity and can be easily separated using water. If a centrifugal specific gravity separator is used, the chlorine-containing plastic can be more efficiently separated.
[0021]
As a granulation method for film-like plastics, the used plastic is completely melted, extruded into a rod shape etc. with an extruder, and then cut into granules, and then used after being cut or crushed Plastic is semi-melted by frictional heat by heating or cutting or crushing, and the semi-melted synthetic resin material is contracted and solidified by rapid cooling. At this time, the resin material is contracted and solidified into a granular shape or pulverized. A method of obtaining a granular material by processing, cutting or crushing with a rotating blade rotating at high speed, and semi-melting the used plastic by frictional heat generated by the cutting or crushing, and then spraying the semi-molten used plastic with water spray Shrinkage and solidification by rapid cooling by etc. Reduction and simultaneously pulverized by the rotary blade, it is possible to use any method of a method such as to obtain granules.
[0022]
Conventionally, for example, vinyl chloride-containing plastics such as polyvinyl chloride, which are not suitable for blowing in a blast furnace, and separated and removed foreign substances are left as landfill, but in the present invention, they are treated in a gasification melting furnace attached to the steelworks. To do. As a gasification melting furnace, for example, a shaft furnace is used, and coke, limestone, etc. are added as a secondary material together with used plastic from the top of the furnace, pure oxygen is blown from the tuyere of the shaft furnace, etc. Perform pyrolysis and melting.
[0023]
In a gasification melting furnace, it is possible to carry out thermal decomposition and melting without any special pretreatment by simply putting the used plastic into the gasification melting furnace. By performing the treatment in the gasification melting furnace, it is possible to reduce the cost of pretreatment such as crushing and granulation in used plastic processing in the blast furnace.
[0024]
The gas recovered in the gasification melting furnace is high in calories (CO, H ₂ Rich) and high value-added gas can be obtained, so that energy can be recovered efficiently at low cost. Combined use of a blast furnace and a gasification melting furnace increases the amount of used plastic at the steelworks, enables the processing of chlorine-containing plastics at low cost, and at the same time recovers the gas generated in the gasification melting furnace By using it as a fuel, the energy utilization rate of the used plastic is greatly improved.
[0025]
Further, in the gasification melting furnace, used plastics containing other halogen elements can be processed in the same manner as chlorine-containing plastics. In particular, bromine is often contained in flame-retardant plastics and the like, and by using a gasification melting furnace in combination, it becomes possible to process plastics containing halogen elements that are inappropriate for processing in a blast furnace.
[0026]
Next, the gasification melting furnace used in the present invention will be described in detail.
[0027]
A gasification melting furnace is a plant that generates pyrolysis gas from waste using a kiln (rotary kiln) or a fluidized bed furnace, and melts pyrolysis residues such as incinerated ash with heat from the pyrolysis gas. As an operation process of the gasification melting furnace, first, a pyrolysis furnace such as a kiln or a fluidized bed furnace is used to thermally decompose waste in an oxygen-free or low-oxygen state. At this time, pyrolysis gas, ash, carbon, tar, char, etc. are generated from the waste, and these products are sent to the melting furnace in the next stage. The inside of the melting furnace becomes, for example, 1200 to 1300 ° C. with pyrolysis gas and high-temperature air, and melts ash and the like in the residue.
[0028]
In such a gasification melting furnace, the pyrolysis gas generated from waste is effectively used in the next melting step. Moreover, the pyrolysis gas produced | generated from a waste material using a gasification melting furnace can be collect | recovered, and can be utilized in a steel mill etc. as an industrial fuel. When used plastics are processed in a gasification and melting furnace, even if the used plastics to be processed contain chlorine, even if dioxins are generated by the generated hydrogen chloride gas, along with tar, etc. Decomposed and detoxified.
[0029]
A shaft furnace, also called a coke bed type melting furnace, has a structure in which the above-described two-stage pyrolysis furnace and melting furnace are integrated. In the present invention, it is efficient to use this shaft furnace as a gasification melting furnace. And particularly preferred. The principle of the shaft furnace is the same as that of the blast furnace. The used plastic is pyrolyzed with the heat rising from the burning coke layer, and the pyrolysis residue is melted at the hearth. Spent plastics are fed from the top of the shaft furnace along with secondary materials (coke, limestone). The shaft furnace melts the incombustible portion of the used plastic and can effectively use the melt as metal or slag. For this reason, even if the used plastic used as a processing object contains foreign materials, such as a metal and glass fiber, it can process and can process all kinds of used plastic. The pyrolysis gas generated from the used plastic is taken out from the upper part of the shaft furnace, and after the hydrogen chloride gas generated by the wet gas scrubber at the subsequent stage is washed away, it can be recovered and used as industrial fuel. it can.
[0030]
In the shaft furnace as described above, the temperature in the top portion of the shaft furnace is maintained in a high temperature atmosphere of 800 ° C. to 1100 ° C., and in the pyrolysis gas such as tar and char in the generated gas generated in the shaft furnace. It is preferable to sufficiently gasify the impurities. By immediately subjecting the used plastics to high temperature dry distillation to gasify tar and the like, a combustible gas having a higher calorie than before can be recovered.
[0031]
As described above, when it is difficult to maintain the temperature inside the top of the shaft furnace in a high temperature atmosphere of 800 ° C. to 1100 ° C., it is desirable to use a gasification melting furnace equipped with a reforming furnace. The used plastic processing using the gasification melting furnace provided with the reforming furnace is demonstrated below.
[0032]
FIG. 2 is an explanatory view of an embodiment of a gasification melting furnace using a shaft furnace as the gasification melting furnace and provided with a reforming furnace. This gasification and melting furnace is used for gasifying tar and / or char generated from used plastic by pyrolysis, and a shaft furnace 21 that thermally decomposes used plastic and melts the resin residue after pyrolysis. A reforming furnace 22, a gas cooling facility 23 for cooling the gas reformed in the reforming furnace 22 with water, a water treatment facility 24 for treating the cooling water of the gas, and desulfurization for desulfurizing the cooled gas Equipment 25. The desulfurized gas is stored in the gas holder 26 and recycled.
[0033]
In general, in the shaft furnace 21, pyrolysis gas generated from waste rises from the bottom to the top of the furnace, while ash and carbon generated from waste go down together with coke by gravity. If the rate at which the pyrolysis gas rises is high, the ash is raised by the pyrolysis gas and is transported to the side where it is taken out as industrial gas. In order to prevent this, in the shaft furnace, the diameter of the top of the melting furnace is set large, and the rate at which the pyrolysis gas rises is slowed down. That is, the diameter of the melting furnace is increased in a tapered shape from the hearth part to the top of the furnace at the morning glory part (tapered part), and the diameter of the furnace top is made larger than the diameter of the hearth part. For this reason, in a shaft furnace, the larger the size, the more difficult the atmosphere temperature in the furnace top becomes uniform depending on the location, and furthermore, used plastic, coke and limestone are introduced from the furnace top, so the atmosphere temperature in the furnace top In some cases, the temperature of the atmosphere in the furnace top is partially lowered by used plastic or coke, etc., which is lower than the temperature, and the impurities in the pyrolysis gas cannot be sufficiently gasified in the furnace top. is there.
[0034]
Therefore, in the present invention, when recovering the pyrolysis gas generated from the used plastic as an industrial gas using a shaft furnace as a gasification melting furnace, a gas that easily adjusts the atmospheric temperature separately from the shaft furnace. By providing a reforming furnace and gasifying tar and / or char generated by pyrolysis in the gas reforming furnace, impurities in the pyrolysis gas are efficiently gasified. Therefore, the simple gas calorie collected as industrial gas can be improved, and the subsequent impurity removal treatment can be further simplified.
[0035]
By using the gasification and melting furnace comprising the shaft furnace and the reforming furnace as described above, the used plastic can be efficiently pyrolyzed in the shaft furnace, and tar and / or Or char can be efficiently gasified.
[0036]
It is preferable to blow pure oxygen from the tuyere of the shaft furnace and the blowing port of the reforming furnace because the shaft furnace, the reforming furnace, the gas cooling equipment for cooling the gas, and the like can be made compact. This is because pure oxygen has a small nitrogen content, so that the volume of gas to be processed as an industrial gas can be reduced. Moreover, since there is little nitrogen content, the industrial gas collect | recovered can be utilized as a high calorie gas.
[0037]
When water or steam is blown together with pure oxygen from the tuyere of the shaft furnace and the blowing port of the reforming furnace, water (H ₂ O) decomposes to hydrogen (H ₂ This is preferable because the pyrolysis gas can be reformed into a hydrogen-rich gas. In addition, if pure oxygen is only blown in, the ambient temperature near the blow port may become extremely high. However, blowing water or water vapor will not adversely affect the refractory, so the area near the blow port The atmospheric temperature can be adjusted. Pure oxygen is blown at room temperature instead of hot air like a blast furnace. When water vapor is blown into room temperature oxygen, the water vapor is drained by the room temperature oxygen, and the water vapor may not be neatly dispersed. For this reason, it is desirable to adjust the atmospheric temperature by blowing water in a mist form rather than water vapor.
[0038]
It is desirable that the atmospheric temperature in the top of the shaft furnace is set to 600 to 850 ° C., and the atmospheric temperature in the reforming furnace is set to 1000 to 1200 ° C.
[0039]
For example, the reforming furnace 22 may be formed in a generally cylindrical shape and having a refractory attached to the inner periphery thereof. The diameter of the reforming furnace 22 is smaller than the diameter of the furnace top part 21a of the shaft furnace 21, for example, the diameter of the furnace top part 21a is about 9 m, whereas the diameter of the reforming furnace 22 is set to 2 to 3 m, for example. When the diameter of the lower portion of the reforming furnace 22 is reduced, it is desirable to provide a plurality of blowing ports for blowing pure oxygen and water into the reforming furnace 22 in the circumferential direction. By blowing pure oxygen and water from the blowing port, the atmospheric temperature inside the reforming furnace can be set to 1000 to 1200 ° C.
[0040]
The role of the reforming furnace 22 will be described in detail. The reforming furnace 22 mainly has the following roles (1) to (3). (1) Liquid impurities are removed by complete decomposition of tar (CmHn) and heavy hydrocarbons. In addition, when a tar part remains in gas, the process which removes tar by the water treatment of a back | latter stage is needed. (2) Solid impurities are removed by promoting the complete decomposition of char (C). In general, char is very unresponsive and ideally not included in the gas. Even if char is decomposed in the reforming furnace 22, it may remain slightly in the gas. Therefore, it is desirable to remove the char again in the later-stage water treatment facility 24 described later and return it to the shaft furnace 21. (3) Perform gas reforming. Specifically, the gas is reformed into a hydrogen-rich gas. When water is blown into the reforming furnace 22 in a mist state, carbon monoxide (CO) is reduced and hydrogen (H ₂ ) Will increase. The energy of gas does not increase, but hydrogen (H ₂ ) Is gas reforming in the sense of enriching.
[0041]
In the present invention, the gas reformed in the reforming furnace may be cooled using water, and the cooled gas may be desulfurized. For this purpose, a gas cooling facility for cooling the gas reformed in the reforming furnace using water, a water treatment facility for treating the cooling water of the gas, and a desulfurization facility for desulfurizing the cooled gas are provided. It is preferable. When the gas reformed in the reforming furnace is rapidly cooled using water, dioxins can be prevented from being re-synthesized in the cooling step. Moreover, it becomes easy to utilize as industrial gas by desulfurizing gas.
[0042]
When the gas cooling facility, the water treatment facility, and the desulfurization facility are provided, the gas reformed in the gas reforming furnace 22 is sent to the gas cooling facility 23. The gas cooling facility 23 cools the gas reformed in the reforming furnace 22 at once with water. The purpose of this is to quickly pass a temperature around 300 ° C. at which dioxins are easily re-synthesized, so that dioxins are not re-synthesized. Simultaneously with the cooling of the gas, the gas may be washed with an acid or an alkali to remove heavy metals or harmful acidic gases. In particular, washing with an alkali is very preferable because it neutralizes hydrogen chloride generated by the thermal decomposition of a chlorine-containing plastic. Acid and alkali are stored in the tank 27. Since pure oxygen is blown in the shaft furnace and the reforming furnace, the amount of gas to be cooled can be reduced as compared with air blowing.
[0043]
Gas cooling water is treated by the water treatment facility 24. In the water treatment facility 24, a general method of water treatment is adopted. For example, chlorine contained in the used plastic is recovered as a mixed salt with caustic soda, and heavy metal contained in the used plastic is chelated and precipitated. COD etc. are reduced and discharged by biological treatment.
[0044]
The cooled gas is sent to the desulfurization facility 25. In the desulfurization facility 25, hydrogen sulfide (H ₂ S) is removed. Hydrogen sulfide (H ₂ When S) is removed, the gas composition is carbon monoxide (CO) + hydrogen (H ₂ ) + Carbon dioxide (CO ₂ ) Nitrogen (N ₂ ) Is within a few percent, even if included. Hydrogen sulfide (H ₂ The industrial gas from which S) has been removed is stored in the gas holder 26 and used, for example, as an industrial fuel for a steel mill, as a fuel for power generation facilities, or as a fuel for a heating furnace.
[0045]
The industrial gas obtained is carbon monoxide (CO) and hydrogen (H ₂ ) Is a rich gas, so in addition to its use inside and outside the steelworks, DME, that is, dimethyl ether (CH _Three OCH _Three ) May be used as a raw material. Also, using membrane separation technology, hydrogen (H ₂ ) May be separated and used as a raw material for hydrogen fuel. Remaining carbon dioxide (CO ₂ ) May be used for dry ice.
[0046]
As described above, by using a gasification melting furnace in which a reforming furnace is combined with a shaft furnace, impurities in the generated pyrolysis gas can be sufficiently gasified, but without using a reforming furnace. It is also possible to use the following method for suppressing the generation of tar and / or char during gasification of used plastic.
[0047]
In a shaft furnace, the spent plastic deposit layer is a fluidized fluidized bed, the upper part of which is the drying and pyrolysis zone of the used plastic, where the used plastic is gasified, and the lower part is the spent plastic layer. The structure is a moving bed which is a high temperature combustion and melting region. The lower part of the moving layer (lower part of the used plastic deposit layer) is a coke packed bed. In the present invention, by controlling the temperature of the fluidized bed within a predetermined range and supplying sufficient oxygen to the fluidized bed, the generation of tar and / or char is suppressed at the generation stage when the used plastic is gasified. .
[0048]
Used plastics are easily gasified at around 300 ° C., and tar and char are very easily generated. The temperature of the conventional fluidized bed is about 600 to 800 ° C. When used plastic is gasified in this temperature range, several 10% of the carbon component is soot and is not gasified. On the other hand, in the present invention, the gasification melting furnace is provided with a shaft furnace for thermally decomposing used plastic and melting the resin residue after the pyrolysis, and a deposited layer of used plastic deposited inside the shaft furnace is provided. The upper part is a fluidized fluidized bed, and the temperature of the fluidized bed is controlled from about 800 ° C. to about 1000 ° C. by blowing pure oxygen having an oxygen concentration of 90% or more into the shaft furnace. It is characterized by suppressing the generation of tar and / or char during conversion. The soot production rate can be reduced as the gasification temperature is increased, but can be efficiently reduced by setting the temperature to 800 ° C. or higher. When the temperature is 1000 ° C. or higher, a part of the used plastic melts, and the clinker grows on the furnace wall and may cause shelves. Therefore, the gasification temperature is desirably 1000 ° C. or lower. It is effective to control the temperature of about 800 ° C. to about 1000 ° C.
[0049]
In order to suppress the generation of tar and / or char, in addition to controlling the temperature of the fluidized bed from about 800 ° C. to about 1000 ° C., it is also necessary to supply pure oxygen. Oxygen is supplied to react with used plastic and decompose. In simple dry distillation, even if the temperature of the fluidized bed is about 800 ° C. to about 1000 ° C., the combustibility is poor and soot is easily generated.
[0050]
In addition, if the temperature of the fluidized bed is adjusted using pure oxygen only, the fluidized bed may become too hot. Therefore, the temperature can be adjusted by blowing water and / or steam into the shaft furnace together with pure oxygen. This is preferable because the temperature can be easily adjusted.
[0051]
In order to control the temperature of the fluidized bed by blowing pure oxygen or the like into the shaft furnace, the shaft furnace preferably has a tuyere for gas blowing near the fluidized bed. Further, the temperature of the fluidized bed can be directly measured, for example, by slightly bringing the measuring portion at the tip of the thermocouple into the furnace from the furnace wall.
[0052]
Next, a used plastic processing method in an ironworks using a blast furnace and a gasification melting furnace will be described.
[0053]
The present invention is characterized in that the used plastic processing in the steelworks is processed by using both a blast furnace and a gasification melting furnace. Further, the generated gas generated by processing used plastic in a gasification melting furnace is used as an industrial fuel.
[0054]
As explained in the prior art, the used plastic blowing treatment as a reducing agent in a blast furnace is an effective means for chemical recycling of used plastic, but it is difficult to treat chlorine-containing plastic. This problem can be solved by treating a part of the used plastic as a reducing agent in a blast furnace and treating all or a part of the used plastic in the gasification melting furnace in combination with the gasification melting furnace. . Even when the used plastic to be treated contains chlorine, the gasification melting furnace is suitable for the treatment of the used plastic because the generated hydrogen chloride gas is neutralized and removed by the exhaust gas cleaning device. In addition, in order to process used plastic in a blast furnace, it is necessary to crush and granulate the used plastic into a shape suitable for blowing. In doing so, no special pretreatment is required, and the pretreatment cost is low. In addition, pyrolysis gas generated from used plastic using a gasification melting furnace can be recovered and burned as industrial fuel in facilities such as steelworks, so that energy can be efficiently used. Heat can be recovered and used. The gas generated in the gasification melting furnace can be used as a high-calorie industrial gas. Therefore, a large amount of used plastics including chlorine-containing plastics can be effectively processed by performing the processes in the blast furnace and the gasification melting furnace in parallel.
[0055]
The remaining part of the used plastic treated as a reducing agent in the blast furnace may be treated in a gasification melting furnace, but a part of the remainder may be treated in other ironworks equipment such as a converter, coke oven, etc. Is possible.
[0056]
Since the gasification melting furnace can process used plastic containing chlorine, the used plastic having a chlorine content higher than a predetermined concentration is processed in the gasification melting furnace. Used plastics with high chlorine content are mainly made of chlorinated polymer resin materials such as vinyl chloride and vinylidene chloride, and are used plastics that contain chlorine beyond the concentration that can be processed in a blast furnace. . For example, the chlorine content is appropriately set such that it is 1 mass% or more. Used plastics with a chlorine content higher than a predetermined concentration and used plastics with a chlorine content lower than a predetermined concentration should be separated from the stage where they are brought in for processing. In addition, either one separated according to a predetermined chlorine content can be used.
[0057]
Therefore, used plastics are separated into those with a chlorine content higher than the predetermined concentration and those with a chlorine content lower than the predetermined concentration, and those with a low chlorine content are treated in a blast furnace, Higher ones can also be processed in a gasification melting furnace. In order to increase the amount of used plastic in the blast furnace, a part of used plastic with a high chlorine content is subjected to dechlorination treatment such as heating in an atmosphere where oxygen is cut off using a rotary kiln, and contains chlorine. It is also possible to process in a blast furnace after reducing the amount.
[0058]
Furthermore, gasification melting furnaces can process both used plastics with high chlorine content and used plastics with low chlorine content, so at least some of the used plastics with low chlorine content Is preferably processed in a blast furnace, and part or all of the remainder is processed in a gasification melting furnace. Therefore, if only the used plastic with a low chlorine content that can be injected into the blast furnace only by crushing is processed in the blast furnace, pretreatment such as granulation becomes unnecessary. Cost of used plastic processing can be reduced.
[0059]
On the other hand, among used plastics, those that have not been separated into those with a low chlorine content and those with a high chlorine content can be processed in a gasification melting furnace without knowing the chlorine content. . Pretreatment such as crushing and granulation is not necessary when processing in a gasification and melting furnace. For example, when blowing into a blast furnace, the chlorine content of film-like plastic that requires granulation is unknown. If it is processed in a gasification and melting furnace in a clean state and solid used plastic that is known to contain no chlorine at the discharge stage as waste is crushed and blown into the blast furnace, it will be collected before separation, granulation, etc. Processing costs can be reduced.
[0060]
As a method of separating used plastic used above into one with high chlorine content and one with low chlorine content, used plastic is separated into one with high chlorine content and one with low chlorine content by specific gravity separation. It is preferable. Chlorinated polymer resin materials such as vinyl chloride and vinylidene chloride, which are chlorine-containing plastics, have higher specific gravity than other synthetic resins (polyethylene specific gravity: 0.91 to 0.96, polypropylene specific gravity: 0.89). The specific gravity of vinyl chloride is about 1.16 to 1.55), and can be easily separated using the difference in specific gravity. Usually, a separator for specific gravity separation uses a specific gravity separation method using a liquid such as water or a centrifugal separation method. In order to perform the specific gravity separation, it is preferable that the used plastic is crushed to about 8 mm to 20 mm.
[0061]
In addition, used plastics with a clear chlorine content are processed in a gasification melting furnace without performing a sorting process based on the chlorine content, so that a crushing process for separating the specific gravity is unnecessary. Increasing the proportion of used plastic processed in the gasification melting furnace can reduce the cost of crushing.
[0062]
As described above, by using a blast furnace and a gasification melting furnace together, in order to treat a used plastic having a chlorine content higher than a predetermined concentration in a used plastic, Can be done by the method. Used plastics to be processed mainly include general waste that is a mixed state of many types of plastics discharged from general households, and used plastics such as industrial waste that has been known to some extent. When these are accepted for processing, depending on the type of plastic used and the amount received, the processing forms as described above are appropriately selected and combined, and the processing amount in the blast furnace and the processing in the gasification melting furnace When the amount is determined and implemented, a large amount of used plastic can be processed at low cost, which is effective.
[0063]
As described above, treatment of used plastic using a blast furnace and a gasification melting furnace is very effective. However, as an embodiment of the gasification melting furnace, the used plastic is thermally decomposed and after pyrolysis. When using a gasification and melting furnace comprising a shaft furnace for melting the resin residue and a reforming furnace for gasifying tar and / or char produced from used plastic by thermal decomposition in the shaft furnace Since impurities in the pyrolysis gas of the used plastic can be efficiently gasified, it is very effective.
[0064]
In the shaft furnace, it is effective to add at least coke as a secondary material together with waste from the top of the furnace.
[0065]
Moreover, when pure oxygen is blown from the tuyere of the shaft furnace and the blowing port of the reforming furnace, the shaft furnace, the reforming furnace, gas cooling equipment for cooling the gas, etc. can be made compact and recovered. This is preferable because the industrial gas can be used as a high calorie gas.
[0066]
Moreover, in the above case, it is preferable to blow water and / or steam into the shaft furnace and / or the reforming furnace together with pure oxygen.
[0067]
Further, as one embodiment of used plastic processing by the gasification melting furnace, the gasification melting furnace includes a shaft furnace that thermally decomposes the used plastic and melts the resin residue after the thermal decomposition, and the inside of the shaft furnace The upper part of the deposited layer of the used plastic to be deposited is a fluidized fluidized bed, and the temperature of the fluidized bed is changed from about 800 ° C. to about 1000 ° C. by blowing pure oxygen having an oxygen concentration of 90% or more into the shaft furnace. It is effective to control the generation of tar and / or char during gasification of used plastic by controlling.
[0068]
In the above case, it is preferable to blow water and / or water vapor into the shaft furnace together with pure oxygen.
[0069]
Furthermore, as in the case of using a reforming furnace, in a shaft furnace, it is effective to add at least coke as a secondary material together with waste from the top of the furnace, and tuyere other than the vicinity of the fluidized bed of the shaft furnace. Therefore, it is preferable to blow pure oxygen.
[0070]
【Example】
(Example 1) Used plastic was received at an ironworks, and used plastic processing was performed using a blast furnace and a gasification melting furnace (a shaft furnace for pyrolyzing and melting waste). Accepted used plastics were general waste plastic and industrial waste plastic.
[0071]
General waste plastics were discharged from households, were not separated into solids and films, and were in a state where chlorine-containing plastics such as vinyl chloride were also mixed.
[0072]
Industrial waste plastics were sorted into chlorine-containing plastics and used plastics that do not contain chlorine at the collection stage to accept directly from the source.
[0073]
The above-mentioned used plastic processing was performed according to the processing flow similar to FIG. Since the general waste plastics were collected by local governments and crushed and solidified into a bale product, the bale product was crushed. Next, in order to remove foreign matter from the crushed used plastic 1, the used plastic can be separated into heavy (solid plastic), small-diameter (metal pieces, wood chips, etc.) and lightweight ( Film-type plastic). Film plastics and tray plastics 4 mainly composed of polyolefin plastics were separated as lightweight materials, solid plastics 3 such as pet pots were separated as heavy materials, and foreign substances 12 such as metals were separated as small diameter materials. The foreign material 12 was about 2%, and among the used plastic from which the foreign material was removed, the solid plastic 3 was about 10% and the film diameter plastic 4 was about 90%. The solid plastic 3 was manufactured mainly using a plastic having a high melting temperature such as PET. Since the solid plastic 3 was mainly a plastic not containing chlorine, it was pulverized to about 8 mm by the pulverizer 7 without blowing the chlorine-containing plastic, and was blown from the tuyere as a reducing agent for the blast furnace 11. The used plastic 4 of the separated film system was separated into a weight having a specific gravity of 1 or more and a light weight having a specific gravity of 1 or less using a centrifugal specific gravity separator 9. About 75% was light weight, and the light weight was granulated using the granulator 10 and blown from the tuyere as a reducing agent for the blast furnace 11. Since about 25% of the weight was mostly chlorine-containing plastic 13, it was processed in the gasification melting furnace. The foreign matter 12 which is a small-diameter product was also processed in the gasification melting furnace 14. In the shaft furnace, which is the gasification melting furnace 14, coke and limestone were added as auxiliary materials together with used plastic from the top of the furnace, and pure oxygen was blown from the tuyere of the shaft furnace.
[0074]
When used plastics discharged at factories or the like were accepted, when the main plastic was a chlorine-containing resin or a difficult-to-process plastic 15 such as a composite plastic that was difficult to crush, it was processed in the gasification melting furnace 12. The main plastic received was used plastic containing no chlorine, and the film-like one was granulated using a granulator after crushing, and blown from the tuyere as a reducing agent for the blast furnace 7. In the case of a used plastic which does not contain chlorine, and is a solid plastic, it is pulverized to about 8 mm by a pulverizer 6 and blown from the tuyere as a reducing agent for the blast furnace 7. A plastic whose type was unknown was processed in the gasification melting furnace 14 without performing specific gravity separation or the like.
[0075]
The chlorine content of the used plastic blown into the blast furnace was 0.5 mass% or less. The amount of blast furnace discharge was 10,000 t / day, the waste plastic blowing unit was 16 kg / t, and there was no fluctuation in wind pressure, shaft pressure, etc., and it was able to operate smoothly.
[0076]
By using a blast furnace and a gasification melting furnace together and processing chlorine-containing plastics in the gasification melting furnace, the used plastic can be recycled as a blast furnace reducing agent, and gas generated by industrial fuel recovery in the gasification melting furnace Energy utilization by recovery has been greatly improved.
[0077]
(Embodiment 2) In Embodiment 1, apart from the shaft furnace, a gas reforming furnace capable of easily adjusting the atmospheric temperature is provided, and tar and / or char generated by pyrolysis in the gas reforming furnace is gasified. The used plastics were processed in the same manner. Pure oxygen and water were blown from the tuyeres of the shaft furnace and the reformer. The gas reformed in the reforming furnace is treated with industrial gas cooling equipment for cooling with water, water treatment equipment for treating gas cooling water, and desulfurization equipment for desulfurizing the cooled gas. Used as gas. Industrial gases include carbon monoxide (CO) and hydrogen (H ₂ ) Is a rich gas, about 2500 kcal / Nm ^Three The calorie gas was recovered. The recovered gas is a high calorie gas equivalent to the mixed gas used by mixing the gas generated from blast furnaces, converters, coke ovens, etc. at steelworks, and can be used equally effectively at the facilities in the steelworks that use the mixed gas. It was used as fuel for power generation facilities or as fuel for heating furnaces.
[0078]
(Example 3) In Example 1, using a shaft furnace having three (upper, middle, lower) tuyere in the height direction, used plastic was put into the shaft furnace. The used plastic deposit layer was a fluidized bed with a fluidized upper portion, and used plastic was gasified. Pure fluid with an oxygen concentration of 90% or more was blown into the fluidized bed from the middle tuyere, and the amount of blown oxygen, air, and steam was adjusted so that the temperature of the fluidized bed became 950 ° C. In the fluidized bed, the used plastic moisture evaporated, the volatiles gasified, and the fixed carbon and ash moved to the furnace bottom. Almost no tar or char was generated.
[0079]
In the moving bed, combustion oxygen was blown from the lower tuyere, and the coke and fixed carbon charged in the bottom of the furnace were burned at a high temperature to melt the ash. The molten ash flowed down between coke and discharged as slag. Consumed coke was replenished from the top.
[0080]
The upper part of the shaft furnace is a reformed region of the generated gas. Oxygen for partial combustion is sent from the upper tuyere, the vicinity of the gas outlet of the shaft furnace is controlled to a predetermined temperature, and dioxins and tar are decomposed. Occurrence was suppressed.
[0081]
The recovered gas was quenched with water to prevent dioxins, but pure oxygen was blown from the tuyere instead of air, so the volume of the gas to be processed was relatively small and the cooling water could be saved. Moreover, pure oxygen blowing had an effect of reducing the nitrogen content of the generated gas, and the generated gas could be recovered as a high-calorie industrial gas containing almost no tar or char.
[0082]
The obtained industrial gas is composed of carbon monoxide (CO) and hydrogen (H ₂ ) Is a rich gas, about 2500 kcal / Nm ^Three The calorie gas was recovered. The recovered gas is a high-calorie gas equivalent to the mixed gas used by mixing the gas generated from blast furnaces, converters, coke ovens, etc. at steelworks, and it could be used as effectively in steelworks facilities that use mixed gas .
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when used plastic is processed in an ironworks using a blast furnace, the chlorine content of the used plastic is not affected, without affecting the operation of the blast furnace. A large amount of used plastic can be processed at low cost, and the generated gas can be effectively used as a heat source inside and outside the steelworks. Moreover, the cost of the pretreatment for granulating used plastic can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an overall view of used plastic processing using a blast furnace and a gasification melting furnace.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of a gasification melting furnace provided with a reforming furnace.
[Explanation of symbols]
1: Used plastic,
2: Separation process,
3: Solid plastic,
4: Film-based plastic
5: Rough crushing process,
6: Chlorine-containing plastic removal process,
7: grinding process,
8: Rough crushing process,
9: Chlorine-containing plastic removal process,
10: Granulation process
11: blast furnace,
12: Foreign matter (metal pieces, wood chips, etc.)
13: Chlorine-containing plastic,
14: Gasification melting furnace,
15: Used plastic mainly composed of chlorine-containing resin and difficult-to-process plastic,
21: Shaft furnace
21a: furnace top,
22: reforming furnace,
23: Gas cooling equipment,
24: Water treatment facility,
25: Desulfurization equipment,
26: Gas holder,
27: Tank

Claims

A method of treating a used plastic in combination with a blast furnace and a gasification melting furnace, the gasification melting furnace comprising a shaft furnace for thermally decomposing the used plastic and melting the resin residue after the pyrolysis The upper part of the deposited layer of used plastic deposited inside the shaft furnace is a fluidized fluidized bed, and pure oxygen having an oxygen concentration of 90% or more is blown into the shaft furnace to reduce the temperature of the fluidized bed to about By controlling the temperature from 800 ° C to about 1000 ° C, it suppresses the generation of tar and / or char during gasification of used plastics, and gasifies used plastics with a chlorine content higher than the specified concentration. A processing method for used plastics characterized by processing in a melting furnace.

The method for treating a used plastic according to claim 1, wherein the generated gas generated by processing the used plastic in a gasification melting furnace is used as an industrial fuel.

The used plastic according to claim 1 or 2, wherein a processing amount in a blast furnace and a processing amount in a gasification melting furnace are determined in accordance with a type and an acceptance amount of the used plastic to be processed. Processing method.

The method for treating a used plastic according to any one of claims 1 to 3, wherein water and / or water vapor is blown together with pure oxygen.