JPH10235149A - 塩化ビニル系物質の脱塩素処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩化ビニル系物質を加熱処理すると、加熱処
理時により有害な塩素系ガスが発生し、そのままでは再
利用することも、放出することもできない。 【解決手段】 塩化ビニル系物質を加熱処理する際、炭
酸系のアルカリ物質からなる脱塩素剤を添加する。加熱
処理時に発生する有害な塩素系ガスと、脱塩素剤とが反
応し、例えば、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）を
添加した場合には、塩化水素（ＨＣｌ）と反応して次の
ようになる。 （ＮａＨＣＯ₃）＋（ＨＣｌ）→（ＮａＣｌ）＋（Ｈ
₂Ｏ）＋（ＣＯ₂） ＮａとＣＯ成分があれば、塩素成分は、残渣の一部とな
るＮａＣｌと、水分（Ｈ₂Ｏ）と気体のＣＯ₂となり、ダ
イオキシンの原因の一因である塩素系ガスを生成するこ
とはなく、排ガスおよび残渣の無害化が実現でき、再利
用が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱により塩素系
ガスを多量に発生する塩化ビニル，塩化ビニリデン，合
成樹脂，ゴム等の有機物からなる被処理物（廃棄物，処
理物等）を加熱処理する際、発生する有害な塩素系ガス
を無害化し、且つ無害な塩化物を生成させる塩化ビニル
系物質の脱塩素処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、加熱により塩素系ガス（塩化
水素ガス，塩素ガス）を多量に生成する塩化ビニル，塩
化ビニリデン，合成樹脂，ゴム等の有機物からなる被処
理物を焼却炉等により焼却処理することは一般に行われ
ている。この焼却する際、塩素系ガスが発生するので、
塩素系ガスの発生を抑制することを目的として、消石
灰，炭酸カルシウム等の脱塩素物質を添加することが行
われている。

【０００３】また、被処理物は、焼却炉で焼却処理され
た後、更に必要に応じて各種の排ガス除去処理（二次燃
焼、バグフィルタ等）がなされて、有害な塩素系ガスが
大気中に放出されることを防止するようにしている。

【０００４】このような技術は、例えば特公平２−１０
３４１号，特公平４−６８５３２号公報等で開示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】廃棄物などの処理を焼
却処理した場合に問題となるのは、被処理物中に含まれ
る塩素成分の処理であり、燃焼過程でガス化した塩素系
ガスは、焼却炉自体を損傷せしめ、また、蒸気管を腐食
させたり、更にはダイオキシンを生成するといった問題
につながるものである。

【０００６】このようなことから、発生した塩素系ガス
は、バグフィルタ等で消石灰等と反応させて大気中に塩
素系ガスが排出されないようにしている。

【０００７】しかし、焼却処理後にガスを浄化処理する
ことで一定の効果は期待できるものの、大気への拡散は
防げても、残渣中に残存したりするために完全に除去す
ることは難しいのが現状であり、ダイオキシン発生の一
因となっている。

【０００８】また、処理過程において、消石灰や炭酸カ
ルシウムを添加して塩素系ガスの発生を抑制することが
一般的に行われているが、まだ十分なものではないのが
現状である。

【０００９】従って、ダイオキシンの発生原因となる塩
素系ガスの除去又は塩素系ガスの発生防止の技術の早急
な確立が望まれている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明の発明者らは、
種々実験調査の結果、塩素成分を多量に含む被処理物を
熱的処理して発生したガスを脱塩素処理する場合、塩素
系ガス（塩化水素ガス，塩素ガス）と反応する炭酸系の
アルカリ物質を脱塩素剤として加えて処理することによ
り、互いに反応し、有害な塩素系ガスが無害な塩化物に
置換生成されることを見い出した。

【００１１】本発明はこの知見に基づいてなされたもの
で、添加物として炭酸系のアルカリ物質からなる脱塩素
剤を使用し、加熱された低酸素雰囲気中における塩素系
ガスと添加した脱塩素剤とを反応させ、無害な塩化物を
生成させることができる塩化ビニル系物質の脱塩素処理
を行うことを特徴とするものである。

【００１２】本発明の脱塩素処理方法は、低酸素雰囲気
中であれば、被処理物の投入から排出（排煙，残渣の取
り出し）までの一連の処理系における任意の位置で脱塩
素剤を供給することで脱塩素剤処理が行えるものであ
る。つまり、前記処理炉の外に、煙道，排ガス処理用の
各種装置とか焼却炉等の既設の各種施設にもそのまま適
用可能である。

【００１３】ここで、低酸素雰囲気とは、酸素成分が少
ないことを意味する。

【００１４】つまり、加熱処理炉であれば、被処理物を
投入して、入口，出口が閉鎖された状態で内部に大気が
残存している状態は許容される。

【００１５】この閉鎖は、完全密閉である必要はなく、
入口側が被処理物自身で閉鎖されていることであっても
加熱により炉内の圧力が高まっていることなどにより、
外気の侵入はほとんどないので許容される。一般的に言
えば、「乾留」に相当する。

【００１６】一方、加熱処理（本発明の脱塩素剤を供給
して処理した場合、又は供給しないで処理した場合の何
れかの場合）後においては、排出までの任意の箇所の低
酸素雰囲気中の排ガス、または残渣に供給して無害化処
理をすることができる。

【００１７】なお、本発明の脱塩素剤を供給して無害化
した排ガスは、塩素系ガス成分は残存しないので、排出
のための後処理（二次燃焼などの加熱処理等の処理）を
することは必要に応じてできる。勿論そのまま排出して
もよい。

【００１８】本発明に使用される脱塩素剤としては、 （１）炭酸系のアルカリ物質の単体、２種類以上の単
体、２種類以上の単体の混合物から選択したもの。

【００１９】（２）炭酸系のナトリウム物質 （３）炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭
酸ナトリウム、天然ソーダから選択した単体、２種類以
上の単体、２種類以上の単体の混合物から選択したも
の。

【００２０】から適宜選択して使用する。

【００２１】また、脱塩素剤の形状は、塊状、板状、多
孔質形状、粉体状（粉末、顆粒又はこれらの混合），溶
液（水溶液，その他溶液），懸濁液のいずれでもよい。
使用に際しては、これらのいずれか、又はこれらを組み
合わせて使用し、更に、固体又は液体、又は排ガスの被
処理物に投入、混合、噴霧のいずれか、又は、これらの
組み合わせにより使用し、発生した気体と反応させる。

【００２２】また、脱塩素剤の使用量は、被処理物の出
発時重量の１０〜７０重量％を添加する。また重量と無
関係に被処理物から発生する塩素系ガス量と同じ当量以
上添加する。若しくは許容される塩素系ガス量の排出基
準以下となるように添加量を選定する。

【００２３】また、脱塩素剤の添加時期は、塩素成分の
熱分解温度以下の時期（最初から混入）、熱分解中（加
熱中に噴霧）、熱分解後（乾留ガス，排ガス）のいずれ
か、又は組み合わせにより適宜添加する。加熱処理温度
は、塩素成分の分解温度（２００℃〜３００℃）から１
０００℃の範囲とする。

【００２４】以上の条件により被処理物中に脱塩素剤を
添加して加熱処理すると、例えば、炭酸水素ナトリウム
（ＮａＨＣＯ₃）を添加した場合には、塩化水素（ＨＣ
ｌ）と反応して、次のようになる。

【００２５】（ＮａＨＣＯ₃）＋（ＨＣｌ）→（ＮａＣ
ｌ）＋（Ｈ₂Ｏ）＋（ＣＯ₂） このことから、ＮａとＣＯ成分があれば、塩素成分は、
残渣の一部となるＮａＣｌと、水分（Ｈ₂Ｏ）と気体の
ＣＯ₂となり、ダイオキシンの原因の一因となる塩素系
ガスを生成することはなく、排ガスおよび残渣の無害化
が実現できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】加熱により塩素系ガスを発生する
塩化ビニル系物質を加熱処理する際、炭酸系のアルカリ
物質を脱塩素剤として添加する。この脱塩素剤を添加し
て加熱することにより、所定温度で被処理物に含まれて
いる塩素成分が分解し、この分解により生成された有害
な塩素系ガスと、脱塩素剤とが反応して無害な塩化物を
生成する。

【００２７】脱塩素剤の炭酸系のアルカリ物質が、有害
な塩素系ガスを無害な塩化物に置換生成されることは、
次の実験調査により明らかとなった。

【００２８】実験は、排気管付きで、開閉扉を有する密
閉容器にて低酸素雰囲気を作り、この密閉容器に試料を
入れ、電気炉にて加熱し、２５０℃から６００℃まで５
０℃間隔で各温度にて５分間保持し、昇温時，キープ時
で塩化水素ガス（ＨＣｌ）濃度（ｐｐｍ）を測定した。

【００２９】ガス濃度の測定は、ＪＩＳ−Ｋ０８０４に
規定されている検知管によって測定した。

【００３０】表１にこの測定結果を示す。塩化水素ガス
濃度は実験１０回における測定値で実施例１および２は
最高値、比較例１〜比較例３は最低値を示す。

【００３１】なお、“ＮＤ”は“検出されず”を表し、
１０回の実験でいずれも検出されなかったことを示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】実験は、まず、塩素成分を多量に含んでい
るポリ塩化ビニリデンのみを用いて予備試験を行った。
その結果を表１の比較例１に示す。

【００３４】次に、従来より脱塩素剤として知られてい
る炭酸カルシウムおよび消石灰の粉末を添加して実験し
た。その結果を比較例２および比較例３に示す。

【００３５】次には本発明の炭酸系アルカリ物質による
脱塩素剤の中の炭酸水素ナトリウムを選定して実験を行
った。その結果を実施例２に示す。

【００３６】更に被処理物として塩化ビニルを用いて、
炭酸水素ナトリウムの粉末を添加して実験を行った。そ
の結果を実施例１に示す。

【００３７】表１に示した実験結果から以下のように考
察される。

【００３８】まず、塩素成分を多量に含有するポリ塩化
ビニリデンを被処理物とした場合、脱塩素剤を添加しな
い比較例１では熱処理による各温度に渡って塩化水素ガ
スが多量に発生している。この被処理物に従来の脱塩素
剤である炭酸カルシウムを添加した比較例２と、消石灰
を添加した比較例３では、比較例１と較べて塩化水素ガ
スの発生がかなり抑制されているものの、まだ十分であ
るとはいえない。

【００３９】これに対して上記被処理物に脱塩素剤とし
て炭酸水素ナトリウムを添加した実施例２は全温度範囲
に渡って塩化水素ガスが検出されず、きわめて良好な結
果が得られた。

【００４０】また、被処理物に塩化ビニルを用いて、炭
酸水素ナトリウムを添加した場合も、実施例１に示すよ
うに何れの温度領域においても、塩化水素の生成は完全
に抑制されている。

【００４１】このことによって、塩化ビニル系物質を熱
的処理にて脱塩素処理する場合、塩素系ガスと反応す
る、炭酸系のアルカリ物質（特にナトリウム系）を添加
物として加えて処理すれば、無害処理ができることを見
いだした。

【００４２】以上の実験調査によって、塩素成分を含有
する塩化ビニル系物質を熱的処理する場合、塩素系ガス
と反応する炭酸系のアルカリ物質（特に、ナトリウム
系）を添加物として加えて処理すれば、無害化処理がで
きることを確認できた。

【００４３】なお、６００℃以上の温度においても実験
を行い同様の効果が得られたが、高温になると設備が大
形となる等を考慮して最高温度は１０００℃が好まし
い。

【００４４】炭酸系のアルカリ物質、特に、ナトリウム
系物質が塩素系ガスと反応すると、排ガスおよび残渣の
無害化が実現できる理由は、次のように有害な塩素系ガ
スを無害な塩化物に置換生成されることによる。

【００４５】（１）炭酸水素ナトリウムの場合 炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）を添加した場合に
は、塩化水（ＨＣｌ）と反応して次のようになる。

【００４６】（ＮａＨＣＯ₃）＋（ＨＣｌ）→（ＮａＣ
ｌ）＋（Ｈ₂０）＋（ＣＯ₂） 水分が存在した場合 （ＮａＨＣＯ₃）＋（Ｈ₂Ｏ）→（ＮａＯＨ）＋（Ｈ₂Ｃ
Ｏ₃） （ＮａＯＨ）＋（Ｈ₂ＣＯ₃）＋（ＨＣｌ）→（ＮａＣ
ｌ）＋（Ｈ₂Ｏ）＋（ＣＯ₂） となる。

【００４７】（２）炭酸ナトリウムの場合 炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）を添加した場合には、塩
化水素（ＨＣｌ）と反応して次のようになる。

【００４８】（Ｎａ₂ＣＯ₃）＋（２ＨＣｌ）→（２Ｎａ
Ｃｌ）＋（Ｈ₂Ｏ）＋（ＣＯ₂） （３）セキス炭酸ナトリウムの場合 化学式 Ｎａ₂ＣＯ₃・ＮａＨＣＯ₃・２Ｈ₂Ｏ で表さ
れ、前記（１），（２）と同様な反応をして、有害な塩
化水素（ＨＣｌ）を無害な塩化物（ＮａＣｌ）に置換生
成する。

【００４９】得られた残渣を分析したところ、有害な塩
素系ガス成分は検出されず、無害な塩化物である塩化ナ
トリウム（ＮａＣｌ）が検出された。更に該残渣を１０
分間撹拌しながら水洗浄することにより、塩化ナトリウ
ムは水に溶解し、炭化物が残存するが、この炭化物中に
も塩素系ガス成分は検出されなかった。

【００５０】従って、塩素成分は、残渣の一部となる塩
化ナトリウム（ＮａＣｌ）と、水分（Ｈ₂Ｏ）と気体の
ＣＯ₂となり、ダイオキシンの原因の一因となる塩化水
素を生成することはなく、排ガスおよび残渣の無害化が
実現できる。

【００５１】このことから、脱塩素剤としては、上記と
同様の反応を示す次の物質が使用できる。

【００５２】（１）炭酸系のアルカリ物質の単体、２種
類以上の単体、２種類以上の単体の混合物から選択した
もの。

【００５３】（２）炭酸系のナトリウム物質 （３）炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セキス炭
酸ナトリウム、天然ソーダ、から選択した単体、２種類
以上の単体、２種類以上の単体の混合物から選択したも
の。

【００５４】なお、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣ
Ｏ₃）は、別称として、 （ａ）酸性炭酸ナトリウム （ｂ）重炭酸ナトリウム （ｃ）重炭酸ソーダ と称され、更には俗称として、重曹とも称されている。

【００５５】炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）は、別称と
して、炭酸ソーダ、単にソーダ、と称され、更には無水
塩はソーダ灰、十水塩は洗濯ソーダ、結晶ソーダとも称
されている。

【００５６】セキス炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃・Ｎａ
ＨＣＯ₃・２Ｈ₂Ｏ）は、別称として、 （ａ）二炭酸一水素ナトリウム （ｂ）三二炭酸水素ナトリウム （ｃ）ナトリウムセスキカーボネート と称され、天然にはトロナ（天然ソーダ）として産出す
る。

【００５７】一方、反応によりＮａＣｌが生成される
が、生成したＮａＣｌは無害な塩化物であり、このＮａ
Ｃｌは水などの溶液による洗浄処理により効果的に除去
でき、洗浄後には、再利用可能な炭化物質が残る。

【００５８】従って、残渣の特性により、残渣を分離手
段等により各物質に分離し、分離後の物質を乾燥し固形
化して燃料又はその他有効に活用することができる。

【００５９】なお、洗浄後の処理液には、有害な物質は
ほとんど含まれていないので、そのまま河川又は海洋に
放流することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明は、加熱により塩素
系ガスを発生する塩化ビニル系物質を加熱処理する際、
炭酸系のアルカリ物質からなる脱塩素剤を添加して処理
し、塩素成分の分解温度以上の温度で分解した塩素系ガ
スと脱塩素剤とが反応して有害な塩素系ガスを無害な塩
化物に置換生成させるようにしたので、次の効果を奏す
る。

【００６１】（１）有害な塩素系ガスを含まない無害な
排ガスを得ることができ、大気中にそのまま放出しても
大気汚染防止法にも適合し、ダイオキシンの発生も生じ
ない。

【００６２】また、脱塩処理したガスは無害であるから
そのままガスエンジンの燃料、温水器の熱源、熱ガスと
して暖房などの各種の用途に再利用ができる。

【００６３】（２）既設の処理設備を変更することな
く、そのまま適用でき、更に、既設の設備に使用されて
いる従来の消石灰による脱塩素剤に比べて効率良く、し
かも少量の使用で脱塩素化が実現できる。

【００６４】（３）残渣中には無害な塩化物（Ｎａｃ
ｌ）が生成して存在するが、この無害な塩化物は容易に
水等の溶液にて洗浄除去できる。

【００６５】しかも、洗浄後の処理液は、有害な物質を
含有していないので、そのまま河川、海洋に放出でき
る。

【００６６】もちろん、他の有害物質を除去するための
手段をとることは任意である。

【００６７】洗浄後の物質は大半が炭化物であり、燃料
として有効再利用ができる。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱により有害な塩素系ガスを多量に発
   生する塩化ビニル系物質の脱塩素処理方法において、 前記有害な塩素系ガスと、添加した炭酸系のアルカリ物
   質からなる脱塩素剤と加熱された低酸素雰囲気中で反応
   させ、有害な塩素系ガスを無害な塩化物に置換生成する
   ようにしたことを特徴とする塩化ビニル系物質の脱塩素
   処理方法。
2. 【請求項２】 脱塩素剤は、炭酸系のアルカリ物質の単
   体、２種類以上の単体、２種類以上の単体の混合物から
   選択することを特徴とする請求項１記載の塩化ビニル系
   物質の脱塩素処理方法。
3. 【請求項３】 脱塩素剤は、炭酸系のナトリウム物質で
   あることを特徴とする請求項１記載の塩化ビニル系物質
   の脱塩素処理方法。
4. 【請求項４】 脱塩素剤は、塩酸水素ナトリウム、炭酸
   ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、天然ソーダ、から
   選択した単体、２種類以上の単体、２種類以上の単体の
   混合物から選択することを特徴とする請求項１記載の塩
   化ビニル系物質の脱塩素処理方法。
5. 【請求項５】 脱塩素剤は、塊状、板状、多孔質形状、
   粉体状，溶液，懸濁液の何れかで形成したことを特徴と
   する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の塩化ビニ
   ル系物質の脱塩素処理方法。
6. 【請求項６】 添加する脱塩素剤は、被処理物の出発時
   重量の１０〜７０重量％であることを特徴とする請求項
   １ないし５のいずれか１項に記載の塩化ビニル系物質の
   脱塩素処理方法。
7. 【請求項７】 添加する脱塩素剤は、処理される被処理
   物が発生する塩素系ガス量と同じ当量以上添加すること
   を特徴とする請求項１に記載の塩化ビニル系物質の脱塩
   素処理方法。
8. 【請求項８】 脱塩素剤は、塩化ビニル系物質が含有す
   る塩素成分の熱分解温度以下の時期、又は熱分解中、又
   は熱分解後のいずれか、又は組み合わせにより添加する
   ことを特徴とする請求項１記載の塩化ビニル系物質の脱
   塩素処理方法。
9. 【請求項９】 添加する塩素剤は、許容される排出基準
   に適合する塩素系ガスの排出量以下となる，ように添加
   することを特徴とする請求項１又は７又は８記載の塩化
   ビニル系物質の脱塩素処理方法。
10. 【請求項１０】 脱塩素剤の使用は、投入，混合，噴霧
    の何れか、又はこれら組み合わせであることを特徴とす
    る請求項１ないし９のいずれか１項に記載の塩化ビニル
    系物質の脱塩素処理方法。
11. 【請求項１１】 塩素成分を熱分解する手段は、乾留で
    あることを特徴とする請求項１記載の塩化ビニル系物質
    の脱塩素処理方法。
12. 【請求項１２】 低酸素雰囲気中での加熱処理温度範囲
    は２００℃〜１０００℃としたことを特徴とする請求項
    １又は９に記載の塩化ビニル系物質の脱塩素処理方法。