JPH026105A - プラスチック廃棄物の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プラスチック廃棄物の処理装置、特に塩化ビ
ニルを含むプラスチック廃棄物から予め塩素ガスを除去
するプラスチック廃棄物の処理装置に関する。

（従来の技術） 家庭から排出される都市ごみ系プラスチック廃棄物や塩
化ビニルを含む事業系プラスチック廃棄物は、それを焼
却しようとすると塩化ビニルの分解にともなって多量の
塩化水素ガスを発生し大気汚染を引き起こす為、焼却せ
ずそのまま埋立処分されている場合が多い。しかし、近
年、特に大都市周辺において埋立処分場の確保が難しく
なり、空隙が大きく、膨大な埋立容積を必要とするプラ
スチック廃棄物の埋立処分が次第に困難になるという状
況のもとで、焼却して極力減容化を図ろうという社会的
要求が大きくなってきている。

このため、この要求に応えるべく、塩化ビニルを含むプ
ラスチック廃棄物を無公害で焼却しようとする技術がい
くつか開発されている。

そのうちの一つが、塩化ビニルを含むプラスチック廃棄
物をそのまま燃焼させ、そのとき発生する燃焼排ガスの
中から塩化水素を分離除去する技術で、従来から用いら
れているプラスチック燃焼技術と排ガス塩素除去技術を
組み合わせたものである。これは従来技術の延長であり
、技術的困難はないが、処理すべきガス量が極めて大き
く、大容量のガス処理設備を必要とすると共に、運転費
用も高いという問題をかかえており、これが、この技術
の普及を妨げる主要な要因となっている。

もう一つの技術は、この問題に対処すべく考えられたも
ので、プラスチック廃棄物を焼却する前に、予め塩化ビ
ニルが分離して塩化水素を放出する温度まで加熱して塩
素を除去する、いわゆる事前塩素除去処理を行い、その
後焼却する方法である。この方法によれば、量の多い燃
焼ガスは何ら処理することなく排出が可能であり、事前
塩素除去処理においても発生する少量のガスのみを処理
すれば良いので、設備費用の面からも運転費用の面から
も有利であることになる。

しかしながら、この方法は、事前塩素除去処理が次に述
べるような理由から技術的に容易でないという問題を抱
えている。即ち、■プラスチックは熱伝専率が極めて小
さく、間接的な加熱を効率的に行いずらいこと、■加熱
するとプラスチックの一部が溶融して付着性が著しく増
し取扱が容易でないことなど、プラスチックである故の
難しさだけでなく、■廃棄物組成の変動が著しく一定し
ないこと、■プラスチック廃棄物（特に都市ごみ系）に
はプラスチック以外の異物の混入がさけられず、装置の
構造によっては、金属片、ガラス、木片、熱硬化性プラ
スチックなどにより閉塞あるいは装置破損の恐れがある
ことなど、廃棄物である故の困難があり、このような事
情が経済的な事前塩素除去処理装置の実現を難しくして
いる。

これまでに、事前塩素除去処理のための加熱方式として
、プラスチック押出成形機と類似の押出スクリューを用
いる方式や大径スクリューコンベアによる方式が考案さ
れているが、それぞれ、異物が混入した時の安定運転に
不安が大きいこと、装置が大きくならざるを得す、コス
ト採算性に問題があること、などの問題をかかえており
、多様な異物を含むプラスチック廃棄物を低コストで処
理するという要望に十分応えるものになっているとは言
いがたい。

このように、間接加熱による熱分解によって塩化ビニル
を含むプラスチック廃棄物から予め塩素を除去する装置
としては、スクリューなどによって混練成いは撹拌しな
がら加熱する方法があるが、それらの方法は金属片や木
片など強固な異物が混入したとき閉塞や破損などのトラ
ブルを惹起する恐れが強く、都市ごみ系プラスチック廃
棄物など異物の混入が避けられないものに対しては、厳
重な異物除去処理を行うことなしには適用が困難である
。

なお、特開昭６１−７４８０７号には、ビニル、ポリエ
チレンなどの廃フィルムを筒体内に装入し、例えばピス
トンによって圧縮し、次いでその周縁を加熱溶融してか
ら冷却し、柱状塊に造形処理する方法が開示されている
。この方法はピストンによる圧縮法を利用するものであ
るが、ガス抜きについては全く考慮しておらず、むしろ
その周縁を溶融し、次いで冷却していることからガスは
もし発生するとしても内部は閉じ込められる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、このような現状に漏み、各種の異物混入があ
り、しかも組成変動の大きい、塩化ビニルを含む都市ご
み系および事業系プラスチ・７り廃棄物を低コストで、
事前に塩素除去処理する装置を提供することを目的とし
ている。

（課題を解決するための手段） ここに、本発明は、 （１）プラスチック廃棄物をその内部において熱分解す
るための、外周に複数の、好ましくは小口径のガス抜き
穴をもつ、例えば金属製の好ましくは筒型反応容器； （ｉｉ）前記筒型反応容器の内部を所定の温度まで加熱
するための加熱装置； （ｉｉｉ　）前記ガス抜き穴から反応容器外に排出され
る熱分解ガスを一般には閉経路でガス処理装置まで導出
するための配管系； （ｉｖ）処理すべきプラスチック廃棄物を一端から前記
筒型反応容器内に順次圧縮装入するための往復式ピスト
ンを含む正大機構；および（ｖ）前記反応容器の他端か
ら排出されるプラスチック廃棄物を適当な大きさに切断
するための切断刃を含む排出機構 を備えたプラスチック廃棄物の処理装置である。

また、別の面からは、本発明は、 （１）好ましくは円形断面で所定の長さをもつ外筒と複
数の、好ましくは小口径のガス抜き穴をもつ内筒から構
成され、該外筒と内筒との間の環状空間内でプラスチッ
ク廃棄物を熱分解するための例えば金属製の筒型反応容
器： （ｉｉ）前記筒型反応容器の前記環状空間を所定の温度
まで加熱するための加熱装′１１：（ｉｉｉ　）前記ガ
ス抜き穴から前記内筒内の空間を経て前記反応容器外に
排出される熱分解ガスをガス処理Ｖ装置まで導出するた
めの配管系；（ｉｖ）処理すべきプラスチック廃棄物を
一端から前記筒型反応容お内に順次圧縮装入するための
往復式ピストンを含む正大機構；および（ｖ）前記反応
容器の他端から排出されるプラスチック廃棄物を適当な
大きさに切断するための切断刃を含む排出機構 を備えたプラスチック廃棄物の処理装置である。

（作用） これらの特徴を有する本発明について添付図面を参照し
て以下詳細に説明する。

第１図は本発明にかかるプラスチック廃棄物の処理装置
１の略式説明図である。

図中、供給ホッパー４から投入され、補助ピストン６に
よって押込められた塩化ビニルを含むプラスチック廃棄
物１０を、圧入ピストン２の往復運動により、断面が直
径１００〜２００　ｍｍの円形で所定の長さをもち、外
周に複数の小口径のガス抜き穴１２をもつ金属製の筒型
反応容器１４の一方の側から連続的に押し込み、同時に
この反応容器１４を外部から熱風や電気発熱体など適当
な加熱方法によって２５０〜４００℃に加熱して、内部
のプラスチック廃棄物が反応容器１４の中を圧縮充満し
ながら反応容器１４の一端から多端へ進行する間にプラ
スチック廃棄物の中の塩化ビニルを熱分解し、発生した
塩化水素を含むガスを反応容器１４のガス抜き穴１２か
ら排除すると共に、熱分解によって塩素が除去されたプ
ラスチック廃棄物を反応容器１４の他端から排出する。

金属製の筒型反応容器１４は、本発明を特徴づける中心
的構成要素で、一端からプラスチック廃棄物１０を往復
型の圧入ピストン２によって筒型反応容器４内に連続的
に圧縮圧入し、充満状態で移動するあいだに外部から間
接的に加熱して塩化ビニルを分解する。

前記加熱装置は、反応容器をその外部から塩化ビニルが
完全に熱分解する温度まで加熱するためのもので、電気
抵抗加熱のみならず、ガスや油などの燃料を燃焼した時
の高温ガスや他のプロセスからの排ガスなど、いかなる
熱源でも適用可能である。加熱温度は、２５０〜４００
℃が適当である。

なお、図示例では筒型反応容器１４の外側から覆う同し
く筒型の加熱装置８を設け、内部の環状空間内に熱風発
生器９からの熱風を送り、この熱風によって加熱してい
る。

分解ガスを案内する前記配管系は、反応容器１４の外周
に複数設けられたガス抜き穴１２を通り反応器外に導か
れた熱分解ガスを別に設置される適当なガス処理装置１
９（塩素の最終処理装置）まで誘導するための閉じた配
管系２１で、ガスが高濃度の塩化水素を含むため、ガス
の凝縮を防ぐべく保温あるいは加温を行うと共に、良好
な耐腐食材料を選定して構成する必要がある。なお、反
応容器１４内に押込められたプラスチック中からの分解
ガス排除を促進するために、配管系２１の途中に排風機
２０を設置することが望ましい。

圧入機構は、反応容器１４の一端からプラスチック廃棄
物１０を順次一定量ずつ圧縮圧入するためのもので、電
動あるいは油圧駆動の往復式の圧入ピストン２を中心に
構成する圧入機構である。プラスチック廃棄物１０の圧
入を効率的に行うために、前述のように、圧入ピストン
２と直角方向に補助ピストン６を設けて予備的に圧縮す
る機構を適用することも可能である。

前記排出機構は、反応容器１４の他端から順次排出され
る、塩素除去処理済みのプラスチック廃棄物の排出物２
３を適当な大きさに切断することを目的としたもので、
通常油圧などによって駆動される鋭利な切刃で構成する
切断装置２４である。

次に、第１図にもとすき、本発明装置によるプラスチッ
ク廃棄物の処理毘作の動作を説明する。

まず、プラスチック廃棄物１０はコンベア（図示せず）
などによって一定量づつ供給ホッパー４に投入される。

プラスチック廃棄物ｌＯの前処理は通常の場合必要でな
いが、プラスチック廃棄物の形状が特別に大きい場合は
予め供給ホッパーに無理なく入る程度の大きさまで破砕
する。

供給ホッパー４に投入されたプラスチック廃棄物は、往
復運動する補助ピストン６によって上下方向に予備圧縮
されたあと、補助ピストンと同期して往復運動する圧入
ピストン２によって反応容器１４の一端から圧入される
。

圧入されたプラスチック廃棄物は、そのあとから順次圧
入されるプラスチック廃棄物によって反応容器内を加圧
状態で前進するが、その間に加熱装置８　（図には高温
ガスによる加熱装置を示す）によって容器壁を介して徐
々に加熱されて外周部から中心にむかって次第に温度が
上昇する。

そして塩化ビニルの熱分解温度に到達した部分から順次
分解が始まりそれに伴って塩化水素ガスが発生し、プラ
スチック廃棄物１０が反応容器１４の他端に到達するま
でに全断面にわたって塩化ビニルの熱分解が完了するよ
うに加熱温度、圧入速度を調整する。

発生するガスは、塩化水素以外の水草気や可燃性ガス等
も含有するが、各種プラスチックの中で塩化ビニルがも
っとも熱分解温度が低いため、塩化ビニルの分解にとも
なって発生する塩化水素ガスが主成分になる。

発生した熱分解ガスは筒型反応器１４の外周上に設けら
れたガス抜き穴１２を通って外部に排除され、配管系２
１によって別に設けられた塩化水素を除去するガス処理
装置１９（塩素の最終処理）に思出される。このガス処
理装置１９はすでに公知のものを利用すればよい。本発
明において特に制限されることはない。

一方、反応容器１４のなかで塩化水素を分解、放出し、
一部溶融状態で反応容器の他端から排出されたプラスチ
ック廃棄物１０は切断刃からなる切断装置２４によって
適当な大きさに切断され、排出物２３として排出される
。

一般的に、プラスチックを塩化ビニルが分解すいるまで
加熱し塩素を除去することを塩素除去の原理にしている
プロセスにおいては、前述のようにプラスチックの熱転
４率が低く、さらにプラスチック廃棄物では一般的に形
状が不定形で空隙が著しく多く、迅速に加熱するのに大
きな困デ「が伴うため−どのような加熱メカニズムを用
いるかが重要な要件となる。

本発明は、その好適態様によればプラスチックを筒型反
応容器の中で圧縮加圧状態で外部から加熱することによ
って迅速加熱を達成しようとするもので、加圧圧縮して
プラスチックの間の隙間をなくし外周から内部への熱の
伝達を良くすることを原理としている。

伝熱を向上させる方法として、スクリューなどの形状の
回転羽根で撹拌あるいは混練することによって加熱面と
対象物の接触を良くする方法もあるが、それらの方法は
、金属片や木片など強固な異物が混入したとき装置トラ
ブルを惹起する恐れが強く、異物が不可避な都市ごみ系
などのプラスチック廃棄物に対しては厳重な異物除去処
理を行うことなしには適用が困難である。

これに対して、本発明による装置においては、回転部分
が一切存在しないので、このような恐れがなく、異物を
含むプラスチック廃棄物も問題なく処理が可能であると
いう利点をもつ。

また、スクリューなどによる方法では、伝熱面に溶融し
たプラスチックが付着し伝熱状態が次第に悪化すること
が起きる恐れがあるが、本発明においては、好ましくは
単純な円筒形の筒型容器の中をピストンの力によって軸
方向に推進される構造であるため、付着したプラスチッ
クは強制的に剥離されて、伝熱面が常に清浄に保たれ、
伝熱効果が良好な状態に保持できる。

加熱温度は、プラスチックの性状に応して２５０〜４０
０°Ｃの範囲で選定されるが、通常３００〜３５０℃の
範囲が最適である。加熱温度が低すぎると完全に分解す
るのに長時間を要し、加熱温度が高すぎると発生ガスに
タール状物質を含有し、ガスのハンドリングや脱塩素処
理が困難となる。ビーカーテストの結果、３００℃で加
熱して約１５〜３０分で、タール状物質の発生がなく、
はぼ完全に塩化ビニルが分解することが確認された。

また、容器壁を介した間接加熱とする場合、分解に伴っ
て発生するガスの容積を最小限に抑えることができ、ガ
ス処理（塩素の最終処理）が容易となる。間接加熱とい
うことから上記容器壁は金属製とするのが好ましい。

第２図は、本発明にかかる装置１の別の態様を示すもの
で、図中、第１図と同一部材は同一符号で示す。まず、
図示例では塩化ビニルを含むプラスチック廃棄物１０を
工大ピストン２の往復運動により、断面が直径１００〜
３００１の円形で所定の長さをもつ外筒１１と、それよ
り直径の小さい円形断面で、しかも複数の小口径のガス
抜き穴１２をもつ内筒１３で構成する金属製の筒型反応
容器１４の片側から連続的に押し込み、同時に容器１４
の内部を外部から熱風や電気発熱体など適当な加熱方法
によって２５０〜４００℃に加熱して、プラスチック廃
棄物１０が容器１４の外筒１１と内筒１３の間の環状空
間１５を圧縮充満しながら容器の一端から多端へ進行す
る間にプラスチック廃棄物の中の塩化ビニルを熱分解し
、発生した塩化水素を含むガスをガス抜き穴１２から排
除すると共に、熱分解によって塩素が除去されたプラス
チック廃棄物を筒型反応容器１４の他端から切断装置２
４を使って適宜長さに切断して排出物２３として排出す
る。

本例の場合、反応容器１４は金属製の二重円筒型容器で
ある。外筒は断面の直径が概ね１００〜３００　ｍｍで
、内筒は直径が外筒より５０〜１５０ｍｍ小さく、分解
ガスを排除するために円周上に複数のガス抜き穴１２を
もつ。

第２図に示す例の場合、工大ピストン２によって押込め
られるプラスチック廃棄物１０は内筒１３と外筒１１と
の間の環状空間１５から構成される反応容器１４に押入
される。内筒１３は先端がプラスチック廃棄物１０の装
入を容易にするために円錐状にするのが好ましい。内筒
１３の外周には複数の小口径のガス抜き穴１２が設けら
れ、内筒１３の内部は通気筒１７を経て外部と連絡して
いて、配管系２１を通じてガス処理装置１９に接続され
ている。熱分解ガスはガス抜き穴１２を経て内側から宿
り出される。

本例の場合、反応容器の他端からはプラスチック廃棄物
が中心を中空にして押し出され、切断装置２４によって
適宜長さに切断され排出物２３として次工程の処理に付
される。

第２図の場合、外筒１１と内筒１３の間の隙間である環
状空間■５は、伝熱を促進するうえでは小さい方が望ま
しいが、小さすぎると異物による閉塞の可能性が強くな
ることや装置構成が煩雑になることなどの問題がある。

一方、隙間が大きすぎると中心部まで熱が伝達するのに
長時間を必要とし得策でない。そのような意味から、内
筒１３の直径は概ね５０〜１５０ｍｍの範囲が適当であ
る。

ガス抜き穴Ｉ２は、熱分解によって発生する塩化水素ガ
スやメタンガスなどのガスをプラスチックの中から排除
するのを容易にするため、内筒１３の円周方向および長
手方向に複数個設ける必要がある。熱分解は外周部から
中心に向かって進行するが、ガス抜き穴１２を内筒１３
の円周上に設けられるため溶融したプラスチックや異物
が浸入し穴を閉塞するのを防止することができる。

反応容器１４の断面は長手方向に同一の直径の円形とす
るのが普通であるが、プラスチック廃棄物の中からの分
解ガスの排除を促進するために、部を縮小あるいは拡大
した容器にすることも可能である。

また、分解ガスの排除を促進する手段として、外筒１１
に設ける吹き込みノズルを通して窒素ガスなどの不活性
ガスを導入する方法も適用可能である。

なお、通気筒１７はプラスチック廃棄物の押込み、移動
の障害とならないように、できるだけ偏平なものが好ま
しい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明装置によれば、塩化ビニル
を含むプラスチック廃棄物の塩素除去処理において、次
の効果をもたらす。

１）都市ごみ系プラスチック廃棄物のように金属片や木
片などの異物が混入したプラスチック廃棄物についても
、特別な前処理を行うことなく塩素除去処理が可能であ
る。

２）ガス処理を要するガスの容量が小さく、塩素の最終
処理が容易である。

３）従来の方式に比べて、簡素でコンパクトな装置設計
ができる。

４）全体として、処理費用を安価にすることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるプラスチック廃棄物の処理装
置の略式説明図；および 第２図は、同じく別の態様のプラスチック廃棄物の処理
装置を示す略式説明図である。 １ニブラスチツク廃棄物処理装置 ２：圧入ピストン ８　； １０　： １１　： １２　： １３　： １４　： １５　： １９　： 加熱装置 プラスチック廃棄物 外筒 ガス抜き穴 内筒 反応容器 環状空間 ガス処理装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ｉ）プラスチック廃棄物をその内部において熱
   分解するための、外周に複数のガス抜き穴をもつ、筒型
   反応容器； （ｉｉ）前記筒型反応容器の内部を所定の温度まで加熱
   するための加熱装置； （ｉｉｉ）前記ガス抜き穴から反応容器外に排出される
   熱分解ガスをガス処理装置まで導出するための配管系； （ｉｖ）処理すべきプラスチック廃棄物を一端から前記
   筒型反応容器に順次圧縮装入するための往復式ピストン
   を含む圧入機構；および （ｖ）前記反応容器の他端から排出されるプラスチック
   廃棄物を適当な大きさに切断するための切断刃を含む排
   出機構 を備えたプラスチック廃棄物の処理装置。
2. （２）（ｉ）所定の長さをもつ外筒と複数のガス抜き穴
   をもつ内筒から構成され、該外筒と内筒との間の環状空
   間内でプラスチック廃棄物を熱分解するための筒型反応
   容器； （ｉｉ）前記筒型反応容器の前記環状空間を所定の温度
   まで加熱するための加熱装置； （ｉｉｉ）前記ガス抜き穴から前記内筒内の空間を経て
   前記反応容器外に排出される熱分解ガスをガス処理装置
   まで導出するための配管系； （ｉｖ）処理すべきプラスチック廃棄物を一端から前記
   筒型反応容器内に順次圧縮装入するための往復式ピスト
   ンを含む圧入機構；および （ｖ）前記反応容器の他端から排出されるプラスチック
   廃棄物を適当な大きさに切断するための切断刃を含む排
   出機構 を備えたプラスチック廃棄物の処理装置。