JPH10324772A - 塩素含有合成樹脂の処理方法および装置 - Google Patents

塩素含有合成樹脂の処理方法および装置

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JPH10324772A
JPH10324772A JP14841397A JP14841397A JPH10324772A JP H10324772 A JPH10324772 A JP H10324772A JP 14841397 A JP14841397 A JP 14841397A JP 14841397 A JP14841397 A JP 14841397A JP H10324772 A JPH10324772 A JP H10324772A
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稔 浅沼
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達郎 有山
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    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は塩素含有合成樹脂を低温で熱分解し
て、塩素を塩化水素として分離し、加熱炉、又は高炉用
の原料として再利用できる熱分解残渣を得る。 【構成】 塩素含有合成樹脂を固体熱媒体とともに、不
活性ガス雰囲気において、200℃以上500℃以下に
加熱して熱分解し、塩化水素と熱分解残渣を得る処理方
法である。フィルム状の塩素含有合成樹脂である場合に
は、先ずこのフィルム状の塩素含有合成樹脂を破砕し、
更に減容化した後において、前記熱分解する。また、固
形の塩素含有合成樹脂類である場合には、先ずこれを破
砕し、熱分解する。上記固体熱媒体は、コークス、鉄鉱
石、焼結鉱、粒鉄等である。そのための処理装置は、フ
ィルム状の塩素含有合成樹脂等を破砕手段と、減容化す
る手段と、減容化された塩素含有合成樹脂を、熱分解す
る熱分解手段と、塩化水素を回収する手段を備えてい
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、塩素含有合成樹脂
類の処理し、塩素分を除去し、炭素又は炭化水素を主成
分とする熱分解残渣に分解する方法及び装置に関する。
【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増加しており、その処理が
社会的に、環境上の大きな問題となっている。なかでも
塩素含有合成樹脂は燃焼時に塩化水素ガスが発生し、焼
却炉の炉壁を傷める等の設備上の問題を引き起こす。
【0003】また、塩素含有合成樹脂を燃焼させるとダ
イオキシン類等の有害物質を生成する可能性があること
が知られている。そのため、その処理方法としてはごみ
埋め立て地等に投棄処理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地盤の沈下をもたらすと
共に、環境対策上好ましくなく、また、最近では埋め立
て地用の用地不足が社会問題となりつつあり、このため
投棄によらない塩素含有合成樹脂の大量処理方法の開発
が切望されている。
【0004】上記投棄される合成樹脂類には塩化ビニル
樹脂等の塩素含有合成樹脂が平均して約15%も含まれ
ており、このような樹脂類を高炉等に供給した場合に
は、塩素含有合成樹脂の熱分解や燃焼により多量の有害
ガス(HCl)が発生し、高炉内張りを損傷し、また著
しい環境汚染を生じさせる。従って、このような有害ガ
スの発生を防止するためには、予め塩素含有合成樹脂か
ら塩素分を除去する必要がある。
【0005】従来、塩素含有合成樹脂の処理方法として
は、特開昭50−127981号公報が開示するような
ロータリーキルンを用いる方法が知られている。この方
法は外熱式ロータリーキルンでキルン内部に塩素含有合
成樹脂を供給するのに際し、樹脂がキルンの内壁に付着
するのを防止するために予め廃油等をキルン内に供給す
ることを特徴とする。
【0006】また、特開平7−316339号公報にお
いて塩素含有合成樹脂の熱分解処理方法が開示されてい
る。この方法は、熱媒体である砂を供給すると共に、熱
源として加熱ガスを供給するもので、塩素含有合成樹脂
はキルンの回転により、砂と混合されつつ約250〜3
50℃程度に加熱され、この加熱によって樹脂中の塩素
分が塩化水素ガスとして分離される。
【0007】この塩化水素ガスは加熱ガスとともにキル
ン外にも排出され、また、脱塩素処理が完了した塩素含
有合成樹脂の残渣は、熱分解残渣(樹脂の残留固形物)
も熱媒体である砂と共にキルン外に排出されるので、そ
の後処理が困難となる。
【0008】また、特開平8−155419号公報にお
いては、ロータリーキルン内での廃棄物や熱分解残渣の
凝集、塊状化を防止するために、ロータリーキルン内に
硬質の転動体を配備すると共にキルン内に転動体の流下
を防止する堰または邪魔板が設けられている技術が開示
されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなロ
ータリーキルンを用いた従来の塩素除去方法では、以下
の問題点がある。特開昭50−127981号公報にお
いては、キルン内部に供給する廃油等は脱塩素処理温度
において安定的なものでなければなれないが、供給した
廃油のコーキングにより炭化物がキルン内壁に付着し、
伝熱面積を減少させ加熱ガスからの熱効率を低下させる
原因となる。また上記処理温度で安定な油は高価であ
り、廃棄物を処理する方法として経済的ではない。
【0010】特開平7−316339号公報においては
樹脂材とともにキルンに装入する熱媒体として主に砂が
用いられるが、樹脂材がキルン内壁への付着は防止でき
るが、砂は樹脂材と粒度や比重が大きく異なるためキル
ン内で偏析し易く、このため熱媒体としては有効に機能
せず、処理効率が低いという問題がある。
【0011】また、脱塩素処理された樹脂材の残渣を高
炉等への吹き込み原料もしくは装入原料( 主として、鉄
源の還元材や燃料)として用いることを前提とした場
合、熱媒体として砂を用いているので、脱塩素処理が完
了した樹脂材の残渣から砂を分離する必要があり、この
処理のための設備コストの増大を招くという問題もあ
る。
【0012】塩素含有合成樹脂の脱塩素過程は塩素含有
合成樹脂の軟化から始まり、さらに加熱されると脱塩素
が開始される。特開平8−155419号公報において
は、廃棄物とか熱分解残渣の凝集、塊状化防止のために
硬質の転動体を装入するとともに、堰または邪魔板が設
けられているため、この堰または邪魔板に塩素含有合成
樹脂の軟化溶解物が付着し、成長する可能性があり、ロ
ータリーキルン内管を開塞する。
【0013】塩素含有合成樹脂の廃棄物には用途により
多種多様の性状、形状が有る。包装材に用いられている
薄肉のフィルム状廃棄物と、家電製品等のハウジングに
用いられている固形の廃棄物とに大別することができ
る。これらの形状および性状が多様な塩素含有合成樹脂
をそのまま1段でロータリーキルンで処理することは以
下の理由により困難である。
【0014】フィルム状の塩素含有合成樹脂は嵩密度が
0.1kg/m3 以下、固形のもので0.3kg/m3
程度であり、これらを同時に定量的にロータリーキルン
内に供給することは困難である。また、塩素含有合成樹
脂の形状による複数個の定量供給装置を設置しても、形
状により各種粉体としての特性(安息角、流動化特性
等)が異なるためロータリーキルンの運転を安定的に維
持することは困難である。
【0015】したがって本発明の目的は、このような従
来技術の問題点を解決し、塩素含有合成樹脂の処理に際
して、予め塩素を除去し、塩化水素として回収し、熱分
解残渣を回収して加熱炉、又は高炉に装入できる炭素材
又は原料として再利用が可能な形態とすることを目的と
する。
【0016】
【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。本発明の塩
素含有合成樹脂の処理方法は、塩素含有合成樹脂を固体
熱媒体とともに、不活性ガス雰囲気において、200℃
以上500℃以下に加熱して熱分解し、該塩素含有合成
樹脂に含まれている塩素を塩化水素に熱分解し、熱分解
残渣を得る塩素含有合成樹脂の処理方法である。不活性
ガス雰囲気とは、熱分解して発生するガス以外のガスが
窒素ガス、アルゴンガス、若しくは非酸化性のガスであ
る場合をいう。
【0017】上記塩素含有合成樹脂がフィルム状の塩素
含有合成樹脂である場合には、先ずこのフィルム状の塩
素含有合成樹脂を破砕し、更に減容化した後において、
前記熱分解することが望ましい。
【0018】また、上記塩素含有合成樹脂が固形の塩素
含有樹脂である場合には、先ずこの固形の塩素含有合成
樹脂を破砕し、前記熱分解することが望ましい。更に、
前記熱分解において発生した塩化水素に水分を添加して
塩酸として回収することができる
【0019】前記固体熱媒体は、コークス、石炭、鉄鉱
石、焼結鉱、粒鉄、鉄スクラップのいずれか、又はこれ
らを混合したものを使用できる。また、上記塩素含有合
成樹脂は、塩素含有合成樹脂を20wt%以上を含む合
成樹脂であっても処理が可能である。
【0020】また、本発明に係る塩素含有合成樹脂の処
理装置は下記の部材を備えている。 (a)フィルム状の塩素含有合成樹脂又は固形の塩素含
有合成樹脂類を破砕手段と、(b)前記設備で破砕され
た塩素含有樹脂を減容化する手段と、(c)前記減容化
された塩素含有合成樹脂を固体熱媒体とともに、該塩素
含有合成樹脂に含まれている塩素を塩化水素と、熱分解
残渣とに熱分解する手段と、(d)前記塩化水素を回収
する手段。
【0021】上記熱分解手段は下記の部材を備えてい
る。 (a)塩素含有合成樹脂が一方の入口から装入され、他
の出口から熱分解で生じた熱分解残渣が排出される内筒
と、該内筒を外側から加熱する加熱ガスを流通させる通
路を構成するように配設されている外筒とからなる熱分
解炉と、(b)前記熱分解炉の前記入口に配設される、
塩素含有合成樹脂と固体熱媒体とをそれぞれ前記熱分解
炉に供給する供給装置と、(c)前記熱分解炉の前記出
口に接続して配設される、前記熱分解で発生した塩化水
素を回収する手段に接続している導管と、前記熱分解で
発生した熱分解残渣を排出する装置。
【0022】ここで、前記塩化水素を回収する手段は、
湿式回収装置、例えばベンチュリースクラバーとするこ
とが望ましい。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明に係る方法及び装置を以下
の図において説明する。図1は本発明の塩素含有合成樹
脂の処理方法および設備の一例を示すフローチャートで
あり、このフローチャートに基づいて本発明を説明す
る。
【0024】図1において、1はフィルム状の塩素含有
合成樹脂Fを破砕処理する手段、2は同じく固形状の塩
素含有合成樹脂Sを破砕処理する破砕手段、3は破砕処
理されたフィルム状の塩素含有合成樹脂を減容化する手
段、4は塩素含有合成樹脂を熱分解する熱分解手段、6
は必要に応じて配設される熱分解残渣を利用形態に応じ
て解砕する手段、7は熱分解残渣を必要に応じて篩い分
けする手段、5は4の熱分解手段より発生した塩化水素
を望ましくは塩酸として回収する塩化水素回収手段であ
る。
【0025】フィルム状の塩素含有合成樹脂は1の破砕
手段で破砕処理される。破砕後の粒度は3の減容化手段
に供給可能な大きさである。容器、板状、棒状の固形状
の塩素含有合成樹脂は2の破砕手段で破砕される。1及
び2の破砕手段として、例えばシングルロールクラッシ
ャ、又はダブルロールクラッシャ等を利用できる。
【0026】破砕手段1で破砕されたフィルム状の塩素
含有合成樹脂Fは3の減容化手段で固形状の塩素含有合
成樹脂と同程度の嵩密度まで減容化される。この嵩密度
は4の熱分解手段の運転に支障を来たさない程度の嵩密
度であり、熱分解手段に用いられる固体熱媒体と同程度
の嵩密度まで減容化するのが好ましい。例えば、固体熱
媒体としてコークスを用いた場合は、嵩密度は400k
g/m3 程度である。
【0027】上記固体熱媒体は、コークス、石炭、鉄鉱
石、焼結鉱、粒鉄、鉄スクラップのいずれか、又はこれ
らを混合したものを使用できる。これらの固体熱媒体で
あれば、熱分解残渣と分離せずに再利用できる。即ち固
体熱媒体がコークス、石炭の場合には例えば加熱炉又は
高炉の燃料、或いは還元材として、固体熱媒体が鉄鉱
石、焼結鉱、粒鉄等の場合には高炉原料として再利用で
きる。
【0028】また、上記塩素含有合成樹脂は、塩素含有
合成樹脂を20wt%以上を含む合成樹脂であっても処
理が可能である。塩素含有合成樹脂がポリエチレン等の
塩素を含まない樹脂と混合していても上記熱分解は可能
だからである。
【0029】減容化手段は嵩密度0.1kg/m3 以下
のフィルム系塩素含有合成樹脂を嵩密度0.4kg/m
3 程度まで高める減容化手段であって、例えば機械プレ
スあるいは押し出し機等を利用できる。また、摩擦熱を
発生させる方式あるいは外部より熱風等を供給する減容
化手段であってもよい。但し、塩素含有合成樹脂が塩化
水素を発生する温度以下であることが好ましい。具体的
には250℃以下が望ましい。
【0030】熱分解手段4で塩素が除去された合成樹脂
は径が約100mm以下の熱分解残渣となるので、望ま
しくは解砕手段6において解砕し、再利用に適した形
状、大きさに処理することが望ましい。必要により篩分
け手段7において篩い分けされ、再利用に適したように
処理する。
【0031】図2は熱分解手段4の詳細を示す。塩素含
有合成樹脂が一方の入口から装入され、他の出口から熱
分解で生じた熱分解残渣が排出される金属製の内筒11
と、この内筒を外側から加熱する加熱ガスを流通させる
加熱ガス通路13を構成するように配設されている金属
製の外筒10とが熱分解炉9を構成する。
【0032】この熱分解炉の前記入口には、塩素含有合
成樹脂と固体熱媒体とをそれぞれ前記熱分解炉に供給す
る供給管14、15が配設されている。更に、熱分解炉
の前記出口に接続して前記熱分解で発生した塩化水素を
回収する手段に接続している導管と、前記熱分解で発生
した熱分解残渣を排出する装置が配設される。
【0033】内筒11は熱効率及び処理量の点から、複
数本あってもよく、固体熱媒体供給管15と塩素含有合
成樹脂供給管14との位置関係は、固体熱媒体供給管1
5が塩素含有合成樹脂供給管の下部に配置されているの
が好ましく、塩素含有合成樹脂供給管より内筒の入口側
に固体熱媒体供給管が配置されていることが好ましい。
【0034】次に、図3は装置の全体的構成例を示すも
のである。被処理樹脂材及び固体熱媒体は熱分解炉9の
入口側より定量供給装置16及び17を介して処理空間
12に供給される。熱分解は不活性ガス雰囲気で行うた
め、大気の自由な侵入を防止するように熱分解炉9の入
口側と出口側は構成されている。加熱ガスは熱風導入口
18を介して加熱ガス通路13に供給される。装置本体
9より排出された熱分解残渣は図示しない移送手段にて
解砕手段6に供給される。
【0035】一方、熱分解炉より排出される塩化水素を
含む発生ガスは、例えばベンチュリースクラバー、或い
は水散布装置等の回収手段5に供給され、この場合には
塩酸として回収される。
【0036】通路13を流れた加熱ガスは熱分解炉9の
他端側から排出口19を介して排出される。加熱空間1
2内で加熱される塩素含有合成樹脂の温度は、200℃
以上500℃以下、望ましくは250〜350℃、より
望ましくは300℃前後とする。その温度が200℃未
満では塩化水素の脱離反応が効率的に行われず、一方、
350℃を超えるとガスおよび液状炭化水素の熱分解が
起こり始め、500℃を超えるとこの熱分解が激しく起
こり望ましくない。
【0037】本発明の装置では、塩化水素が発生する内
筒の外側を加熱ガスが流れ、したがって内筒全体が上述
した200〜500℃の温度となるため、塩化水素が接
触しても金属製の内筒の腐食作用は大きくはない。な
お、この温度が150℃以下の温度領域では金属の腐食
は大きい。上記温度範囲においては塩化水素による装置
の腐食、特に内筒各部の腐食が適切に防止される。
【0038】図示しない解砕手段は、熱分解手段から排
出される固体熱媒体と塩素が除去された固体状の炭素又
は炭化水素からなる熱分解残渣の凝集物を再利用に適し
た形状に解砕する機能を有する。その手段はカッター等
による破砕あるいは衝撃による破砕方式でもよい。解砕
後の熱分解残渣の粒度としては、加熱炉、高炉の装入す
るため20mm以下が好ましい。
【0039】
【実施例】図4に、本発明の塩素含有合成樹脂の処理試
験を実施した結果を示す。実施例1〜4は、フィルム状
塩素含有合成樹脂、固形状塩素含有合成樹脂を配合して
供給し、熱分解後に粒径が10mm以下の熱分解残渣が得
られた。この場合、固体熱媒体としては粒径が20mm
以下のコークスを用いた。また、熱分解の条件としては
外部加熱により内筒の出口温度を350℃になるように
調整した。熱分解炉の入口断面に占める塩素含有合成樹
脂と固体熱媒体との混合物の面積充填率を10%になる
ように設定した。
【0040】上記熱分解は窒素ガス雰囲気において行っ
たので、窒素ガスを除く他のガス成分組成は以下の通り
であった。以下の数値は体積(vol)基準である。 HCl:96.38%、 CH4 :740ppm、 C2 4 :3158ppm、 C2 6 203ppm、 C3 :388ppm、 C4 :656ppm、 ベンゼン:30862ppm、トルエン:176ppm 以上の通り主たるガス成分は塩化水素である。
【0041】固形状塩素含有合成樹脂を熱分解する場合
には減容化手段を用いずに試験を実施した。図4に示す
ように、熱分解残渣中の塩素量は2wt%以下であり、
十分な脱塩素が得られた。得られた熱分解残渣は、いず
れも加熱炉用の燃料、又は高炉用の燃料若しくは還元材
として使用できた。
【0042】なお、比較例の試験においては、フィルム
系塩素含有合成樹脂を減容せずに熱分解したが定量供給
装置内(ホッパー)で材料の棚吊り、熱分解炉内で付着
物が発生し、更には塩素含有合成樹脂の分解によるター
ル分の大量発生があり、安定な処理ができなかった。
【0043】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明の方法及び
装置により塩素含有合成樹脂の処理を行うことができ、
従来問題となっていたフイルム状塩素含有合成樹脂に起
因する定量供給時の棚吊り、運転効率の低下、熱分解炉
内への付着を防止することができ、また、固形状および
フイルム状塩素含有合成樹を同時に処理することも可能
となった。また、熱分解残渣は加熱炉又は高炉用の燃料
若しくは還元材として使用できるので、産業上極めて大
きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプロセスの全体を示す図である。
【図2】熱分解炉の詳細な構造を示す図である。
【図3】本発明の熱分解装置の具体的構成を示す図であ
る。
【図4】本発明例と比較例を試験した結果を示す図であ
る。
【符号の説明】
1、2 破砕手段 3 減容化手段 4 熱分解手段 5 塩化水素回収手段 6 解砕手段 7 篩分け手段 9 熱分解炉 10 外筒 11 内筒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C10G 1/10 B09B 3/00 302A // C08L 27:04

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素含有合成樹脂を固体熱媒体ととも
    に、不活性ガス雰囲気において、200℃以上500℃
    以下に加熱して熱分解し、該塩素含有合成樹脂に含まれ
    ている塩素を塩化水素とし、熱分解残渣を得ることを特
    徴とする塩素含有合成樹脂の処理方法。
  2. 【請求項2】 前記塩素含有合成樹脂がフィルム状の塩
    素含有合成樹脂である場合には、先ずこのフィルム状の
    塩素含有合成樹脂を破砕し、更に減容化した後におい
    て、前記熱分解することを特徴とする請求項1記載の塩
    素含有合成樹脂の処理方法。
  3. 【請求項3】 前記塩素含有合成樹脂が固形の塩素含有
    合成樹脂類である場合には、先ずこの固形の塩素含有合
    成樹脂を破砕し、前記熱分解することを特徴とする請求
    項1記載の塩素含有合成樹脂の処理方法。
  4. 【請求項4】 前記熱分解において発生した塩化水素に
    水分を添加して塩酸として回収することを特徴とする請
    求項1から3のいずれかに記載の塩素含有樹脂の処理方
    法。
  5. 【請求項5】 前記固体熱媒体が、コークス、石炭、鉄
    鉱石、焼結鉱、粒鉄、鉄スクラップのいずれか又はこれ
    らの混合物であることを特徴とする請求項1から4のい
    ずれかに記載の塩素含有合成樹脂の処理方法。
  6. 【請求項6】 前記塩素含有合成樹脂が、塩素含有合成
    樹脂を20wt%以上を含む合成樹脂であることを特徴
    とする請求項1から4のいずれかに記載の塩素含有合成
    樹脂の処理方法。
  7. 【請求項7】 下記の部材を備えたことを特徴とする塩
    素含有合成樹脂の処理装置。 (a)フィルム状の塩素含有合成樹脂又は固形の塩素含
    有合成樹脂を破砕手段と、(b)前記手続で破砕された
    塩素含有合成樹脂を減容化する手段と、(c)前記減容
    化された塩素含有合成樹脂を、該塩素含有合成樹脂に含
    まれている塩素を塩化水素と、熱分解残渣とに熱分解す
    る熱分解手段と、(d)前記塩化水素を回収する手段。
  8. 【請求項8】 前記熱分解手段が下記の部材を備えたこ
    とを特徴とする請求項7記載の塩素含有合成樹脂の処理
    装置。 (a)塩素含有合成樹脂が一方の入口から装入され、他
    の出口から熱分解で生じた熱分解残渣が排出される内筒
    と、該内筒を外側から加熱する加熱ガスを流通させる通
    路を構成するように該内筒の外側に配設されている外筒
    とからなる熱分解炉と、(b)前記熱分解炉の前記入口
    に配設される、塩素含有合成樹脂と固体熱媒体とをそれ
    ぞれ前記熱分解炉に供給する供給装置と、(c)前記熱
    分解炉の前記出口に接続して配設される、前記熱分解で
    発生した塩化水素を回収する手段に接続している導管
    と、前記熱分解で発生した熱分解残渣を排出する装置。
  9. 【請求項9】 前記塩化水素を回収する手段が、湿式回
    収装置であることを特徴とする請求項7又は8記載の塩
    素含有合成樹脂の処理装置。
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