JPH10296053A - 廃棄物の処理方法および処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物から予め窒素含有樹脂を選別除去する
必要がなく、かつ、埋立てによる環境問題を解消するこ
とを目的とする。 【解決手段】 窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物から発
生した窒素を含む有機ガスを触媒反応槽に通過させて酸
化分解する方法において、前記触媒反応槽に、前記窒素
を含む有機ガスとともに酸素を導入することを特徴とす
る。酸素供給源としては、純酸素の他、大気、酸素含有
化合物を使用することができる。触媒反応槽に窒素を含
む有機ガスとともに導入された酸素は、窒素を含む有機
ガスを完全に酸化してシアン化合物の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば廃冷蔵庫を
処理する際に生成する、廃発泡ポリウレタン樹脂のよう
な窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物の処理方法及び処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃家電製品の代表的存在である廃冷蔵庫
には、発泡剤としてＣＦＣ−１１やＣＦＣ−１２等のフ
ロンを発泡剤として用いた発泡ポリウレタン樹脂が用い
られている。

【０００３】フロン含有の発泡ポリウレタン樹脂は、ベ
ースの樹脂や架橋の程度によって軟質発泡体と硬質発泡
体とに分類され、冷蔵庫の他にも、軟質発泡体は自動車
部品、家具、包装容器等として硬質発泡体は断熱材や吸
音材として広く使用されている。 従来、廃家電製品を
廃棄する場合には埋立て処理が専ら行われてきたが、こ
れらのフロンを含む廃家電製品を埋立て処理した場合に
は、長期経過中にフロンが大気に放出されてオゾン層を
破壊する要因となるという問題がある。すなわち、発泡
ポリウレタン樹脂の発泡に用いられるＣＦＣ−１１やＣ
ＦＣ−１２のような特定フロンは、安定な物質であるた
め埋立て処分しても分解せず、ベースのプラスチックの
劣化とともに大気中に放出されてそのまま成層圏に拡散
し、宇宙からの紫外線によって分解されてオゾン層の破
壊を引き起こすのである。

【０００４】このため、このような廃プラスチックにつ
いては埋立て処理に代えて、廃プラスチックから特定フ
ロンを抽出し分解して無害化した後ベース樹脂を処分す
ることが求められている。

【０００５】このような処理方法として、廃プラスチッ
クを加熱してフロンを放出させ、このフロンを触媒に通
過させて分解処理する方法が検討されている。

【０００６】しかしながら、この方法では、発泡ポリウ
レタン樹脂のような窒素含有樹脂組成物の場合、分子構
造中にＣＮ結合を有するため、熱分解の際に毒性の高い
シアン化物を生成するという別の問題が発生する。

【０００７】すなわち、一般に廃プラスチックを加熱す
ると、熱分解のための処理温度が比較的低温の場合には
樹脂の主鎖の分解が優先して主としてモノマーやオリゴ
マーが生成しやすく、処理温度が高温の場合には側鎖の
分解も起こるため樹脂が炭化するとともに分解ガスが生
成するが、廃ポリウレタンのように分子構造中に窒素原
子を含む樹脂組成物では、このとき窒素原子と炭素原子
と結合した毒性の高いシアン化物を生成する可能性が高
いのである。

【０００８】このため、従来から、このような方法で廃
プラスチックを処理する場合には、予め廃プラスチック
の中から窒素を含有するプラスチックを取り除いたうえ
で、熱処理することが行われている。

【０００９】しかしながら、このような従来の処理方法
では、廃棄物から予め窒素含有樹脂を選別除去する工程
を踏むため、作業性が悪く自動化が困難なために効率が
悪く処理コストが高くなるという問題があった。

【００１０】また、取り除かれた窒素含有樹脂組成物
は、埋立てによって処理されるため前述したようなフロ
ンによる環境問題を引き起こすという問題があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した通り、従来の
廃棄物の処理方法では、廃棄物から予め窒素含有樹脂を
選別除去する工程を踏むため、作業性が悪く自動化が困
難なために効率が悪く処理コストが高くなるという問題
があった。

【００１２】また、取り除かれた窒素含有樹脂組成物
は、埋立てによって処理されるため前述したようなフロ
ンによる環境問題を引き起こすという問題もあった。

【００１３】本発明は、かかる従来の問題を解消すべく
なされたもので、廃棄物から予め窒素含有樹脂を選別除
去しておく必要がなく、したがって、埋立て処理に伴う
問題も解消された窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物の処
理方法及び処理装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、窒素含有樹脂
組成物を含む廃棄物から発生した窒素を含む有機ガスを
触媒反応槽に通過させて酸化分解する方法において、前
記触媒反応槽に、前記窒素を含む有機ガスとともに酸素
を導入することを特徴としている。

【００１５】本発明の処理の対象となる窒素含有樹脂組
成物を含む廃棄物としては、例えば廃家電製品、特に廃
冷蔵庫であり、これらの廃棄物に用いられている窒素含
有樹脂組成物としては、断熱材として使用されている発
泡ポリウレタン樹脂、冷蔵庫内箱として用いられている
ＡＢＳ樹脂あるいは基板や配線の絶縁層に用いられてい
るポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などがある。

【００１６】特に、発泡剤としてＣＦＣ−１１やＣＦＣ
−１２のような特定フロンを用いた発泡ポリウレタン樹
脂は、本発明を応用して特定フロンも同時に処理するこ
とができる。

【００１７】一般に、本発明は、窒素含有樹脂組成物を
含む廃棄物を加熱処理する加熱工程と、この加熱処理工
程で放出された窒素を含む有機ガスを触媒反応槽を通過
させて酸化分解する酸化分解工程の二段階で行われる。

【００１８】加熱工程における廃棄物の加熱手段として
は、連続的に加熱乾留してフロンを遊離させるとともに
窒素含有樹脂組成物を分解ガス化するロータリーキルン
が適しているが、同等の機能を有するものであれば他の
バッチ処理タイプの乾留装置も使用可能である。

【００１９】窒素含有樹脂組成物から放出された窒素を
含む有機ガスを酸化分解する触媒反応槽に用いる触媒と
しては、通常の酸化触媒が使用可能であるが、乾留装置
で発生する有機ガスの種類が多様な場合には、それぞれ
の発生ガスの分解に適した複数種類の公知の触媒を多段
に配置して用いることができる。

【００２０】炭化水素分解触媒としては、銀、バナジウ
ム系、モリブデン系、パラジウム系、ニッケル系、クロ
ム系、白金系触媒などが使用可能であり、フロン分解触
媒としてはクロム系、タングステン系触媒が適してい
る。

【００２１】フロン分解触媒は、フロンの分解により生
成する塩素やフッ素が他の触媒の寿命を短くするので、
触媒反応槽を多段に構成する場合には最終段に配置する
ことが望ましい。

【００２２】また、フロン分解触媒層の前段に炭化水素
触媒層を配置する場合には、触媒層の温度が３００℃を
越えると、炭化水素触媒層でもフロンが分解して発生し
たフッ素により触媒層の寿命が短くなるので、炭化水素
触媒層には冷却空気パイプや冷却水パイプのような冷却
手段を設けて触媒温度を３００℃以下に維持することが
望ましい。

【００２３】触媒反応槽に窒素を含む有機ガスとともに
導入する酸素は、純酸素でもよいが、これに限る必要は
なく、大気や他のキャリヤガスとの混合混合気体であっ
てもよい。特に、大気はコストの面で有利である。ま
た、酸素は分子の状態で触媒反応槽に導入する必要はな
く、酸素含有化合物の形態で導入してもよい。酸素含有
化合物としてはコスト面、触媒汚染がない点で水が適し
ているが、水に限定されるものではなく、触媒反応槽の
温度と触媒作用により分解して酸素を発生するものであ
ればどのような化合物であってもよく、水蒸気を含んだ
大気を用いてもよい。水は、高温の触媒層で分解して酸
素供給源として作用する他、フロンの分解をスムーズに
行わせる作用もあるので特に好適である。

【００２４】触媒反応槽に導入される酸素、大気又は酸
素含有化合物の量は、触媒反応槽に導入される可燃性ガ
スをすべて燃焼させるに必要な化学量論量よりも過剰な
量とする。

【００２５】触媒反応槽に酸素を導入する機構は、例え
ば、乾留装置から触媒反応槽に発生ガスを送る管路に酸
素または酸素含有化合物を導入する枝管を設けて構成さ
れる。 酸素の効果を十分に発揮させるために、上記の
管路に設けた枝管と触媒反応槽との間に有機ガスと酸素
又は酸素含有化合物ガスとを均一に撹拌混合する気体撹
拌装置を配置することが望ましい。

【００２６】気体撹拌装置は、通過ガスを乱流にするも
のであり、サイクロン型の粒子トラップを配置したり配
管に絞りをかけることにより実現される。サイクロン型
粒子トラップは、微粒子を捕捉する作用があるので触媒
汚染の防止の点から特に好適している。

【００２７】

【作用】例えば、廃プラスチック源が廃冷蔵庫である場
合には、冷媒、潤滑油等を回収した後、１００ｍｍ角程
度に破砕して乾留装置に供給し、５００℃以下の温度で
乾留すると廃棄物中の窒素含有樹脂組成物のフロンが放
出され、さらに窒素含有樹脂組成物自体も分解して窒素
を含む有機ガスが発生する。

【００２８】このとき、無酸素状態で処理温度が低いと
樹脂の主鎖が切断されて窒素を含むモノマーあるいはオ
リゴマーが有機ガスとして排出され、処理温度が高い
と、樹脂自体が熱分解してその分解ガスである有機ガス
が放出される。

【００２９】ここで生成した窒素を含む有機ガスには、
酸素又は酸素含有化合物が化学量論量より過剰に混合さ
れて触媒反応槽に送られ、触媒層を通過する過程で酸化
燃焼する。窒素を含む有機ガスは、酸素が少ないとシア
ン化物を生成する可能性が高いが本発明では強制的に酸
素（又は酸素含有化合物）を触媒反応槽に導入するの
で、完全な酸化反応が行われ窒素を含む有機ガスは無害
な窒素ガス、窒素酸化物ガス、炭酸ガスあるいは水とし
て大気に放出される。

【００３０】また、有機ガスにフロンが含まれる場合に
は、フロンも触媒反応槽で分解される。このとき、炭化
水素分解触媒層とフロン分解触媒層とを別にし、炭化水
素分解触媒層を３００℃以下の温度に制御するようにす
れば、炭化水素ガスは炭化水素分解触媒層で分解され、
フロンはフロン分解触媒層で分解され生成した塩素やフ
ッ素はそのまま触媒反応槽から排出されるので、生成し
た塩素やフッ素により触媒層の寿命が短くなるようなこ
とはない。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例について詳細に説明する。なお、各図面におい
て、同一の構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略
する。また、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で適宜
変更することも可能である。

【００３２】

【実施例１】図１に示した本発明の一実施例について説
明する。

【００３３】図１において、加熱炉１と触媒反応槽２と
は管路３で連結され、触媒反応槽２の排気管４に介挿さ
れたブロワー５により、加熱炉１で発生したガスは触媒
反応槽２を通過し、必要に応じて図示を省略した活性炭
塔などの公知の廃ガス処理装置を経て大気に放出される
構成となっている。符号６は触媒反応槽２の白金触媒
層、７は触媒反応槽２を加熱するヒータである。

【００３４】そして、この実施例では、管路３の途中に
枝管３ａが設けられ、この枝管３ａを経て酸素ボンベ８
から管路３に酸素が供給されるようになっている。

【００３５】この装置を用いて、１０ｃｍ角に破砕した
発泡ポリウレタン樹脂片９を、加熱炉１に供給し実質的
に無酸素状態で５００℃以下の温度で加熱乾留させ発生
ガスを触媒反応槽２で分解させて廃ガス中のシアン濃度
を測定した。

【００３６】このとき、最初は枝管３ａから酸素ガスを
供給せずに測定を行い、次いで酸素を供給し段階的に酸
素供給量を増やしてシアンガス濃度の変化を測定した。
結果を図２に示す。

【００３７】なお、この実施例の条件は下記の通りであ
る。

【００３８】 発泡ポリウレタン樹脂供給量１００［ｇ／ｍｉｎ］ ＳＶ値 １００００［１／ｈ］ 触媒温度 ５００［℃］

【００３９】

【実施例２】図３に要部を示すように、実施例１におけ
る酸素ボンベ８をエアポンプ１０に代えた以外は実施例
１と同一の構成及び同一方法で発泡ポリウレタン樹脂片
から発生した有機ガスの処理を行い、廃ガス中のシアン
ガス濃度と空気供給量との関係を測定した。なお、実施
例１と共通部分には同一符号を付して重複する説明は省
略する。結果を図４に示す。

【００４０】なお、この実施例では、エアポンプ１０を
用いたが、エアポンプ１０に代えて枝管３ａ内に常圧で
は閉鎖し負圧になったとき開放するダンパーを配置する
とともにブロワー５の出力を上げて、管路３内を負圧に
することによりダンパーを介して大気を導入するように
しても同様の効果が得られる。

【００４１】

【実施例３】図５に要部を示すように、実施例１におけ
る酸素ボンベ８を水蒸気導入装置１１に代えた以外は実
施例１と同一の構成及び同一方法で発泡ポリウレタン樹
脂片から発生した有機ガスの処理を行い、廃ガス中のシ
アンガス濃度と空気供給量との関係及びフロンガス濃度
と空気供給量との関係を測定した。水蒸気導入装置１１
は、水槽１２の水をポンプ１３で吸上げ、ヒータ１４に
より加熱して水蒸気として管路３に導入する構成を採用
している。

【００４２】なお、実施例１と共通部分には同一符号を
付して重複する説明は省略する。結果を図６に示す。

【００４３】この装置を用いて、１０ｃｍ角に破砕した
発泡ポリウレタン樹脂片を、加熱炉１に供給して無酸素
状態で加熱し発生ガスを触媒反応槽２で分解させて、ま
ず、水蒸気を導入しない状態で廃ガス中のシアンガス濃
度とフロンガス濃度を測定した。次いで、水蒸気を段階
的に多くしながら廃ガス中に導入してシアンガス濃度と
フロンガス濃度の変化を測定した。結果を図６に示す。

【００４４】この実施例からも明らかなように、水は発
泡ウレタン樹脂内に含まれるフロンガスの分解をスムー
ズに行わせる効果があるとともに、シアンガスの分解に
対しても効果があることがわかる。

【００４５】

【実施例４】図７に要部を示すように、実施例１におけ
る管路３の枝管３ａの下流部分に細径部Ｒを設け通過す
るガスのレイノルズ数を２０００以上とした以外は実施
例１と同一の構成及び同一方法で発泡ポリウレタン樹脂
片から発生した有機ガスの処理を行い、廃ガス中のシア
ンガス濃度と空気供給量との関係を測定した。

【００４６】測定結果を実施例１のそれと対比させて図
８に示す。

【００４７】この実施例から明らかなように、加熱炉１
からの廃ガスに酸素を十分均一に混合することが、シア
ンガス濃度の低下に有効であることがわかる。

【００４８】なお、図７のように、管路３に細径部Ｒを
設ける代わりに、図９に示すようにサイクロン型粒子ト
ラップ１４を枝管３ａの下流の管路３に設けるようにし
てもよい。この場合、サイクロン型粒子トラップ１４は
ススなどの固体の浮遊物を除去して触媒の寿命を長くす
る効果も奏するのでより好ましい結果が得られる。

【００４９】

【実施例５】図１０に示すように、この実施例は、触媒
反応槽２の触媒層を前段と後段に分け、前段には炭化水
素触媒として白金触媒層６を、後段にはフロン分解触媒
としてクロム系触媒１６を配置するとともに、前段の温
度を制御するため触媒反応槽２の前段内側に空気パイプ
１７を配設し、この空気パイプ１６内に外気を流通させ
ることにより前段内部を３００℃を越えないよう温度制
御したものである。

【００５０】この実施例では、フロンは後段の触媒のみ
によって分解されるので前段の触媒の寿命がフロンの分
解ガスにより悪影響を受けることが少ない。

【００５１】この実施例のフロン分解率の経時変化を実
施例１と対比して図１１に示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構成を示す図。

【図２】実施例１の効果を示すグラフ。

【図３】本発明の実施例２の要部の構成を示す図。

【図４】実施例２の効果を示すグラフ。

【図５】本発明の実施例３の要部の構成を示す図。

【図６】実施例３の効果を示すグラフ。

【図７】本発明の実施例４の要部の構成を示す図。

【図８】実施例４の効果を示すグラフ。

【図９】本発明の実施例４の要部の別の構成を示す図。

【図１０】本発明の実施例５の要部の構成を示す図。

【図１１】実施例５の効果を示すグラフ。

【符号の説明】

１……加熱炉 ２……触媒反応槽 ３……管路
３ａ……枝管 ４……排気管 ５……ブロワー
６……白金触媒層 ７……ヒータ ８……酸素ボン
ベ ９……発泡ポリウレタン樹脂片 １０……エア
ポンプ １１……水蒸気導入装置 １２……水槽
１３……ポンプ １４……ヒータ １５……サイクロン型粒子トラップ １６……クロム
系触媒 １７……空気パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤波 匠 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 及川 巧 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 町田 忠男 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 轟木 朋浩 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 早田 輝信 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 津田 達也 東京都港区新橋３丁目３番９号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物から発
   生した窒素を含む有機ガスを触媒反応槽に通過させて分
   解処理する方法において、前記触媒反応槽に、前記窒素
   を含む有機ガスとともに酸素を導入することを特徴とす
   る窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物の処理方法。
2. 【請求項２】 窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物を加熱
   処理する工程と、この加熱処理工程で放出された窒素を
   含む有機ガスを触媒反応槽に通過させて酸化分解する工
   程とを有する処理方法において、前記触媒反応槽に、前
   記窒素を含む有機ガスとともに酸素を導入することを特
   徴とする窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物の処理方法。
3. 【請求項３】 触媒反応槽への酸素の導入は、大気の導
   入により行われることを特徴とする請求項１又は２記載
   の窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物の処理方法。
4. 【請求項４】 触媒反応槽への酸素の導入は、酸素含有
   化合物の導入により行われることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれか１記載の窒素含有樹脂組成物を含む廃
   棄物の処理方法。
5. 【請求項５】 触媒反応槽に導入される大気又は酸素含
   有化合物は、触媒反応槽に導入される可燃性ガスを燃焼
   させるに必要な化学量論量よりも過剰に導入されること
   を特徴とする請求項２乃至４のいずれか１記載の窒素含
   有樹脂組成物を含む廃棄物の処理方法。
6. 【請求項６】 酸素含有化合物が水であることを特徴と
   する請求項４又は５記載の窒素含有樹脂組成物を含む廃
   棄物の処理方法。
7. 【請求項７】 窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物を加熱
   処理する乾留装置と、前記乾留装置で放出された窒素を
   含む有機ガスを導入して酸化分解する触媒反応槽と、前
   記触媒反応槽に酸素又は酸素含有化合物を導入する装置
   とを有することを特徴とする窒素含有樹脂組成物を含む
   廃棄物の処理装置。
8. 【請求項８】 窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物を加熱
   処理する乾留装置と、前記乾留装置で放出された窒素を
   含む有機ガスを管路を介して導入し酸化分解する触媒反
   応槽と、前記有機ガスを導入する管路に酸素又は酸素含
   有化合物を導入する装置とを有することを特徴とする窒
   素含有樹脂組成物を含む廃棄物の処理装置。
9. 【請求項９】 前記有機ガスを触媒反応槽に導入する管
   路には、乾留装置から送られた窒素を含む有機ガスと、
   酸素又は酸素含有化合物を導入する装置から導入された
   酸素又は酸素含有化合物とを撹拌する気体撹拌装置が配
   置されていることを特徴とする請求項８記載の窒素含有
   樹脂組成物を含む廃棄物の処理装置。
10. 【請求項１０】 気体撹拌装置は、サイクロン型の粒子
    トラップであることを特徴とする請求項９記載の窒素含
    有樹脂組成物を含む廃棄物の処理装置。
11. 【請求項１１】 触媒反応槽は、乾留装置で発生する有
    機ガスの種類に対応した複数種類の触媒の充填された多
    段構造とされているとを特徴とする請求項７乃至１０の
    いずれか１記載の窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物の処
    理装置。
12. 【請求項１２】 触媒反応槽は、炭化水素分解触媒の充
    填された層とフロン分解触媒の充填された層とを有する
    ことを特徴とする請求項１１記載の窒素含有樹脂組成物
    を含む廃棄物の処理装置。
13. 【請求項１３】 炭化水素分解触媒が白金系触媒からな
    ることを特徴とする請求項１２記載の窒素含有樹脂組成
    物を含む廃棄物の処理装置。
14. 【請求項１４】 フロン分解触媒がクロム系触媒からな
    ることを特徴とする請求項１２記載の窒素含有樹脂組成
    物を含む廃棄物の処理装置。
15. 【請求項１５】 触媒反応槽の前段に炭化水素分解触媒
    が充填され、後段にフロン分解触媒が充填されるととも
    に、前段の温度が３００℃以下となるよう制御されてい
    ることを特徴とするとされ請求項１２乃至１５のいずれ
    か１記載の窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物の処理装
    置。
16. 【請求項１６】 触媒反応槽の前段には温度調整のため
    の冷却機構が設けられていることを特徴とする請求項１
    ５記載の窒素含有樹脂組成物を含む廃棄物の処理装置。