JPH10298571A

JPH10298571A - 脱塩素した廃プラスチック燃料の製造方法およびその装置

Info

Publication number: JPH10298571A
Application number: JP10618597A
Authority: JP
Inventors: Suenobu Kawabe; 末信川部; Kazuo Koyama; 和男小山; Shigeki Kashimoto; 茂樹樫本
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】各種のプラスチックからなる混合廃プラスチ
ックを大量処理可能な実用機により高効率で脱塩素（脱
塩化水素）できる廃プラスチック燃料の製造方法と装置
を提供する。【解決手段】前部反応機内において事前に粗粉砕され
た廃プラスチックを２５０〜３００℃で加熱して脱塩素
する第１工程と、この脱塩素された廃プラスチックを粉
砕機又は成形機により微小形状に粉砕又は成形する第２
工程と、この細かく粉砕又は成形された廃プラスチック
を後部反応機内において３００〜３５０℃で更に加熱し
て脱塩素する第３工程から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラスチック廃棄物
（以後、廃プラスチックと称する）から燃料を製造する
方法およびその装置に関し、更に詳細には、廃プラスチ
ックに混入しているポリ塩化ビニルから塩素を除去した
利用価値の高い廃プラスチック燃料の製造方法およびそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】家庭などからの一般廃棄物および事業所
などからの産業廃棄物には廃プラスチックが含まれてい
るが、プラスチックの材質毎に分類した分別収集はほと
んど行なわれていない。したがって、収集された廃プラ
スチックは各種の材質からなる混合廃プラスチックとな
っており、主なものはポリエチレン（ＰＥ）やポリプロ
ピレン（ＰＰ）からなるポリオレフィン系プラスチッ
ク、次いでポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系プラスチック、
ポリスチレン系プラスチック等である。

【０００３】これらの廃プラスチックは従来から埋め立
て処分や焼却処分されてきたが、資源の有効利用やリサ
イクルの観点から固形燃料や粉体燃料化してエネルギー
源として再利用されつつある。

【０００４】ところが、上述したように廃プラスチック
中には塩化ビニルを代表として多量の塩素化合物が含ま
れており、これを燃料として燃焼すると発生する燃焼ガ
ス内に塩化水素（ＨＣｌ）を含むことになる。この塩化
水素を含む排ガスは鉄に対して激しい腐食性を示し、ま
たこの排ガスを大気中にそのまま放散した場合には自然
環境に悪影響を与える。そのため、廃熱ボイラーでの前
記排ガスの熱利用に制約が加えられたり、或いは大気中
へ放散する前に、排ガス処理装置にて処理しなければな
らないと云う不都合がある。

【０００５】一方、上述のような不都合を避けるため、
プラスチックの熱特性を利用して、廃プラスチックを加
熱によりあらかじめ脱塩素する方法が特開平５−２４５
４６３号等として提案されている。この方法は、混合廃
プラスチックを粉砕した試料を、常温から３３０℃の範
囲で、しかも最高到達温度が２９０〜３３０℃となるよ
うに段階的に昇温熱分解し、その後ガス生成物と融解固
体物に分離することからなる。発生した塩化水素は、Ｈ
Ｃｌ回収器内で水に溶解させて高純度の塩酸として回収
でき、廃プラスチックからのＨＣｌ除去割合は９９％以
上に達するというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は前記方法
を繰り返し検討したが、公報に記載されているＨＣｌ除
去割合を得ることは到底できなかった。第１の理由は、
前記方法は直径２．６ｃｍおよび長さ３０ｃｍの反応筒
の記載から見られるように小規模装置で行なわれてお
り、本発明者等が実施しようとしている実用機とは全く
異なる条件下にあると云うことである。小規模装置で行
える昇温速度等の熱制御も内部容積の大きな実用機とな
ると困難度が増大する。即ち、大容積全体の温度変化を
均一に行うことは困難だからである。

【０００７】第２の理由は、ポリ塩化ビニルは加熱によ
ってＣｌを遊離することである。外気に接触している表
面では、遊離したＣｌはＨＣｌとして外気と共に排気さ
れる。しかし、外気と接触していないプラスチック内部
で遊離したＣｌは、外気と接触しない限り排気されるこ
とがなく、プラスチック内部にとどまってしまうからで
ある。

【０００８】したがって、本発明者等は別の方法も試み
ることにした。社団法人プラスチック処理促進協会が出
版する「各種プラスチックの熱的諸性質及び燃焼・熱分
解時の生成物について」の中に、実験室での試験管試験
の場合、ポリ塩化ビニル中のＨＣｌをほとんど除去する
ためには、廃プラスチックを３００℃で３０分、３５０
℃で１０分以上保持する必要があると述べられている。
そこで、本発明者等はこの方法を実用機で試験してみ
た。３００℃で３０分加熱した後３５０℃に昇温したと
ころ、廃プラスチックの一部が発火する場合があること
を確認した。発火した場合には、廃プラスチック燃料と
して不適当である。この理由も前述と同様、実用機にお
ける熱制御の困難性に原因があった。即ち、大型の実用
機では処理される廃プラスチックの反応機内温度にバラ
ツキがある。つまり、ある測定点の温度が３５０℃であ
っても、場所によれば３５０℃をかなり上回っているこ
とがある。このような高温部分で発火現象が生起するの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の欠点
を解消するために鋭意研究をなし、その結果得られた本
発明に係る脱塩素した廃プラスチック燃料の製造方法
は、前部反応機内において廃プラスチックを加熱により
脱塩素する第１工程と、この脱塩素された廃プラスチッ
クを粉砕機または成形機により更に細かい形状に粉砕ま
たは成形する第２工程と、この細かく粉砕または成形さ
れた廃プラスチックを後部反応機内において更に加熱に
より脱塩素する第３工程とを基本構成としている。

【００１０】前記第１工程において、事前に粗く粉砕さ
れた廃プラスチックを前部反応機内で加熱により脱塩素
する方法を具体例として提供する。

【００１１】また、前記第３工程において、後部反応機
内に反応剤を同時に投入し、加熱により廃プラスチック
からの塩素と反応させ、塩化カルシウム等として脱塩素
する方法を具体例として提供する。

【００１２】更に、前記第１工程における加熱温度は２
５０〜３００℃であり、前記第３工程における加熱温度
は３００〜３３０℃である方法を、具体例として提供す
る。

【００１３】一方、本発明に係る脱塩素した廃プラスチ
ック燃料の製造装置は、投入口から投入される廃プラス
チックを送り機構により移動させながらヒーターにより
１次加熱脱塩する前部反応機と、この前部反応機から放
出される１次脱塩された廃プラスチックを微小形状に粉
砕又は成形する粉砕機又は成形機と、この微小形状化さ
れた廃プラスチックを投入口から投入すると共に、供給
口から反応剤を供給して、送り機構により移動させなが
らヒーターにより２次加熱脱塩する後部反応機とを、発
明の基本構成とするものである。また、前記基本装置の
上に、送り機構をモーターと二軸スクリューから構成
し、さらにヒーターによる加熱温度を温度制御器により
制御する具体装置を提供する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明では脱塩反応を効率的に行
うために反応機を前部反応機と後部反応機の２段階に区
分している。前部反応機では加熱によって廃プラスチッ
クからＨＣｌを放出させ、これを大気中に放出すること
なく回収器により回収する。反応機内で外気と接触しな
かったＨＣｌは、廃プラスチック中にとどまって残留塩
素となる。後部反応機では再び廃プラスチックを加熱
し、廃プラスチック中に残留した塩素をＨＣｌとして放
出させ、より完全にＨＣｌを除去する。

【００１５】本発明では後部反応機内に反応剤を投入
し、放出されるＨＣｌとの反応により塩素を塩化カルシ
ウム等として回収する。ＨＣｌの多くは排気により回収
されるが、反応剤の投入により、廃プラスチックの内部
にとどまっている塩素を塩化カルシウムや塩化ナトリウ
ムとして固定してしまうのである。

【００１６】前部反応機に於いて第１段の脱塩をしてい
るので、後部反応機内のＨＣｌは少量化しており、後部
反応機に投入される反応剤の分量を節約できる。反応剤
剤としてはＨＣｌとの反応で塩化カルシウムや塩化ナト
リウムを生成するものなら何でもよいが、例えば、炭酸
カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸
ナトリウムなどが存する。これら反応剤は安価で且つ容
易に入手できるものだからである。また、前記炭酸カル
シウムや酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸ナト
リウム等の反応剤は単独で使用しても、或いは複数種を
同時に使用してもよいことは勿論である。

【００１７】尚、下記は、前記水酸化カルシウム、酸化
カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウムを反応剤
として投入した場合のＨＣｌと各反応剤との反応式をし
めすものである。Ｃａ（ＯＨ）₂＋２ＨＣｌ＝ＣａＣｌ₂＋２Ｈ₂ＯＣａＯ＋２ＨＣｌ＝ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂ＯＣａＣＯ₃＋２ＨＣｌ＝ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ ＮａＣＯ₃＋２ＨＣｌ＝２ＮａＣｌ＋ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏ

【００１８】ポリ塩化ビニルの熱分解反応については各
種の研究がなされてきており、約２００〜３５０℃にお
ける脱塩反応（脱塩化水素反応を意味する）を主体とし
た１次分解と、約３５０℃以上で生じる炭素主鎖の分裂
による低級炭化水素やその誘導体の生成を主体とした２
次分解に分類できる。従って、本発明は脱塩反応を主目
的とするから、加熱温度は３５０℃以下であることが望
ましい。

【００１９】脱塩反応においても、得られるＨＣｌの純
度に温度依存性があることが知られている。特に、２５
０〜３００℃の範囲ではＨＣｌの純度が９８％を越える
ことが知られており、本発明では前部反応機の加熱温度
を２５０〜３００℃に設定している。従って、前部反応
機から排気により回収されるＨＣｌは高純度の塩酸とし
て再利用できる。後部反応機では脱塩反応の完全化を期
するために更に高温で熱処理する必要性がある。本発明
では３００〜３５０℃、望ましくは３００〜３３０℃に
設定している。３００℃以下では脱塩反応を完全に行え
ず、３５０℃以上では後部反応機内において廃プラスチ
ックの発火の危険性があるからである。

【００２０】廃プラスチックは、ペレットのような小形
状のものから器材のような大形状のものまでサイズは様
々である。ペレットのような小形状単独の廃プラスチッ
クの場合には、事前に粉砕処理をすることなく前部反応
器に投入できる。しかし、一般の廃プラスチックの場合
には、事前に平均粒径約１００ｍｍ以下に粉砕し、この
粉砕後の廃プラスチックを前部反応機に投入すれば、反
応表面積が増大して脱塩反応を効率化できる。

【００２１】前部反応機で熱処理を受けた廃プラスチッ
クは、その材質に応じて融解したり、硬化したりする。
例えば熱可塑性樹脂は加熱により可塑性が現われ、自由
に変形したり流動化し、更に加熱を受けると融解する。
また、融解しないまでも廃プラスチックの粉砕片が相互
に結着して一体化する場合がある。熱硬化性樹脂の場合
には流動化することなく粉砕片が個々に硬化してゆく
が、熱可塑性樹脂が混在している場合には、その流動化
により相互に結着して一体化する場合がある。

【００２２】このように廃プラスチックが一体化し、外
気と接触しない塩素が廃プラスチック内部に残留する
と、前部反応機だけでは脱塩効果が十分ではない。従っ
て、本発明では前部反応機で熱処理を受けた廃プラスチ
ックを再び小形状に粉砕または成形する第２工程を置
く。前述したように一体化により大形化した廃プラスチ
ックは粉砕機により粉砕するか、或いは成形機により小
形状に成形すればよい。粉砕する場合には３〜１０ｍｍ
程度に粉砕すればよく、また、成形する場合には１０ｍ
ｍ程度の形状に成形すればよい。小さい程、後部反応機
において反応面積が大きくなり、取り込まれているＨＣ
ｌの放出量を増大化できる。しかも反応剤との反応面積
も増大するから、塩素を塩化カルシウム等として固定す
る効率が良くなる。

【００２３】本発明に係る装置の一例を添付図面に基づ
いて説明する。図１においてＡは前部反応機、Ｂは粉砕
機または成形機およびＣは後部反応機である。前部反応
機Ａは廃プラスチックの投入口２、ＨＣｌ排気口４、モ
ーター６により駆動される二軸スクリュー８、温度制御
器１０により制御されるヒーター１２および熱処理され
た廃プラスチックの前部放出口１４から構成される。

【００２４】Ｂは前部反応機Ａで熱処理された廃プラス
チックを微小形状に粉砕又は成形する粉砕機又は成形機
である。後部反応機Ｃは前部反応機Ａとほとんど同様に
構成されるが、反応剤の供給口１６を備えている点で前
部反応機Ａとは異なっている。前部反応機Ａと粉砕機又
は成形機Ｂは連結管１８により連結され、また粉砕機又
は成形機Ｂと後部反応機Ｃとは連結管２０により連結さ
れている。

【００２５】次にこの装置の作動を説明する。前部反応
機Ａにおいて、投入口２から事前に粗粉砕された廃プラ
スチックを投入すると、モーター６の回転により二軸ス
クリューが回転し、廃プラスチックの粉砕片が放出口１
４側に順次移送されてゆく。温度制御器１０によりヒー
ターは廃プラスチックを２５０〜３００℃に加熱し、廃
プラスチックからＨＣｌを放出させる。放出されたＨＣ
ｌはＨＣｌ排気口４から図示しない塩酸回収機に送出さ
れ、純度の高い塩酸として回収される。しかし、一部の
ＨＣｌは廃プラスチック内部にとどまってしまうことに
なる。

【００２６】連結管１８を通して送られてくる廃プラス
チックは、粉砕機により３〜１０ｍｍのサイズの微小片
に粉砕される。尚、廃プラスチックが冷間時に硬度大と
なる成分の場合には、成形機により１０ｍｍサイズの微
小片に成形される。

【００２７】これらの微小片は投入口２から後部反応機
Ｃに投入され、同時に反応剤が供給口１６から供給され
る。反応剤は粉体として廃プラスチック微小片と混合さ
れる。温度制御器１０の制御でヒーター１２は廃プラス
チック微小片を３００〜３３０℃に加熱し、ＨＣｌを強
制放出させてＨＣｌ排気口４から図示しない塩酸回収機
へ排気する。同時にＨＣｌは反応剤と反応して塩素分は
塩化カルシウム等として固定される。

【００２８】脱塩された廃プラスチックは放出口１４か
ら放出され、廃プラスチック燃料として回収される。こ
の廃プラスチック燃料は既に脱塩されているので、燃焼
しても環境を汚さず利用価値の高いものである。

【００２９】

【実施例】実験に使用した前部反応機Ａおよび粉砕機又
は成形機Ｂは実用機で、そのサイズは縦２５００ｍｍ×
横６００ｍｍ×高さ５２０ｍｍである。廃プラスチック
としてポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニルの混合
物を用い、事前に１００ｍｍサイズに粗粉砕して前部反
応機Ａにより３０ｋｇ／ｈの割合で処理した。前部反応
機Ａは３００℃に保持され、上記廃プラスチックを３０
分間加熱処理した。脱塩後、前部反応機から放出された
廃プラスチックの脱塩率は９０％であった。

【００３０】この廃プラスチックは粉砕機又は成形機Ｂ
により粉砕又は成形されて平均粒径１０ｍｍの微小片と
された。この廃プラスチック微小片は水酸化カルシウム
からなる反応剤と共に後部反応機Ｃに投入され、３３０
℃で３０分間加熱処理された。放出口１４から排出され
た廃プラスチックの脱塩率は９９％に達しており、前部
反応機Ａでの脱塩率と比較しても、本発明に係る２段階
脱塩法の効率の高さが理解できる。

【００３１】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の技術的思想に逸脱しない範囲における種
々の変形例、設計変更等をその技術的範囲内に包含する
ものである。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上詳述したように、前部反応
機と後部反応機の２段階脱塩工程を採用しているため、
前部反応機内で廃プラスチック内に取り込まれた塩素分
を後部反応機により容易に脱塩することができる。ま
た、後部反応機では、廃プラスチックを前もって粉砕ま
たは成形により微小化しているため、後部反応機内での
脱塩反応を効率的に行える。

【００３３】後部反応機では反応剤を供給するため、反
応剤と廃プラスチック微小片との反応で、塩素分を塩化
カルシウム等として固定でき、脱塩効率を更に高率化で
きる。また、反応剤を反応効率の悪い前部反応機に供給
せず、反応効率の高い後部反応機に供給するため、少量
の反応剤で高率の脱塩を達成できる。

【００３４】以上の結果、本発明によれば、塩素分を含
有しない環境に対してクリーンな廃プラスチック燃料を
大型の実用機により安価に製造でき、産業上有益な製造
方法およびその装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る装置の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ…前部反応機、Ｂ…粉砕機又は成形機、Ｃ…後部反応
機、２…投入口、４…ＨＣｌ排気口、６…モーター、８
…二軸スクリュー、１０…温度制御器、１２…ヒータ
ー、１４…放出口、１６…供給口、１８…連結管、２０
…連結管。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前部反応機内において廃プラスチックを
加熱により脱塩素する第１工程と、この脱塩素された廃
プラスチックを粉砕機または成形機により更に微小形状
に粉砕または成形する第２工程と、この細かく粉砕また
は成形された廃プラスチックを後部反応機内において更
に加熱により脱塩素する第３工程からなる脱塩素した廃
プラスチック燃料の製造方法。
【請求項２】前記第１工程において、事前に粗く粉砕
された廃プラスチックを前部反応機内に投入する請求項
１に記載の脱塩素した廃プラスチック燃料の製造方法。
【請求項３】前記第３工程において、後部反応機内に
反応剤を同時に投入し、加熱により廃プラスチックから
塩素を奪って塩化カルシウムとして脱塩素する請求項１
又は請求項２に記載の脱塩素した廃プラスチック燃料の
製造方法。
【請求項４】前記第１工程における加熱温度は２５０
〜３００℃であり、前記第３工程における加熱温度は３
００〜３３０℃である請求項１、請求項２又は請求項３
に記載の脱塩素した廃プラスチック燃料の製造方法。
【請求項５】反応剤として炭酸カルシウム、酸化カル
シウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウムの中の何れ
か一種又は数種を用いるようにした請求項３に記載の脱
塩素した廃プラスチック燃料の製造方法。
【請求項６】投入口から投入される廃プラスチックを
送り機構により移動させながらヒーターにより１次加熱
脱塩する前部反応機と、この前部反応機から放出される
１次脱塩された廃プラスチックを微小形状に粉砕又は成
形する粉砕機又は成形機と、この微小形状化された廃プ
ラスチックを投入口から投入すると共に、供給口から反
応剤を供給して送り機構により移動させながらヒーター
により２次加熱脱塩する後部反応機とからなる脱塩素し
た廃プラスチック燃料の製造装置。