JPH1085554A - 廃プラスチックから熱分解により発生した塩化水素を除去する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃プラスチックから熱分解により発生した塩
化水素を容易にかつ効率良く除去する方法 。 【解決手段】 廃プラスチック中に存在する塩素系ポリ
マーを、廃プラスチック投入口と、溶融プラスチック流
出口と、塩化水素流出口を備えた反応筒と、加熱手段
と、該廃プラスチックの案内手段とを有する連続処理装
置により塩化水素とし、該塩化水素流出口から除去す
る、廃プラスチックから熱分解により発生する塩化水素
を除去する方法において、該塩化水素が、該廃プラスチ
ック中の化学物質と反応して除去が困難な高沸点化合物
となる以前に該塩化水素流出口から除去されるように、
該反応筒に該塩化水素流出口が設けられることを特徴と
する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃プラスチックの熱
分解の際に発生する塩化水素の除去方法に関する。さら
に詳しくは廃プラスチックをリサイクルして油に還元し
たり、燃焼させてエネルギーとして回収する際に問題と
なる、廃プラスチック中のポリ塩化ビニルやポリ塩化ビ
ニリデン等の塩素系ポリマーの熱分解により発生する塩
化水素を、押し出し機等の連続処理装置であらかじめ前
処理して除去する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】使用済みの廃プラスチックは従来埋め立
てることにより廃棄していたが、資源の有効利用の観点
から近年はケミカルリサイクルとしての油化やサーマル
リサイクルとしての燃焼によるエネルギー回収が注目さ
れるようになった。ところでケミカルリサイクル、サー
マルリサイクルは廃プラスチックを高温で処理するもの
であるが、その際に発生する塩化水素により装置の腐
蝕、製品（油）の品質低下、熱や電気エネルギーの回収
率低下等の大きな問題が生じていた。このためケミカル
リサイクルやサーマルリサイクルを行う際に、前処理と
して廃プラスチック中のポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニ
リデン等の塩素系ポリマーを熱分解させて溶融プラスチ
ックから塩化水素を系外に除去する、いわゆる脱塩化水
素前処理が行われていた。例えば以下のような技術が知
られている。

【０００３】一端に廃プラスチック投入口を、他端に塩
化水素流出口と溶融プラスチック流出口とを備えた反応
筒と、前記廃プラスチック投入口と前記塩化水素流出口
との間に設置された、廃プラスチックを前記反応筒の外
部から加熱するための加熱手段と、前記反応筒内の廃プ
ラスチックを前記一端から前記他端に向かって案内する
ための案内手段とを有する廃プラスチックの熱分解反応
装置において、前記他端に設けられた溶融プラスチック
引き出し口と前記一端に設けられた溶融プラスチック戻
し口とを連絡する溶融プラスチック戻り流路と、廃プラ
スチックを前記反応筒の内部から加熱するための内部加
熱手段とをさらに有することを特徴とする熱分解反応装
置( 特開平８−１２０２８５号公報) 。該技術は処理能
力が従来より増大するという利点を有する。

【０００４】塩素系ポリマーを含むプラスチックを上段
の押し出し機に供給し、シリンダーからの外部加熱エネ
ルギーとスクリュー回転による剪断発熱でプラスチック
を溶融し、所定の温度まで上昇させて塩素系ポリマーを
熱分解させ、脱塩化水素反応を行う方法である（W. Mic
haeli, Degradative extrusion as a pretreating proc
ess for chemical recycling of plastics waste, Die
Angewandte Makromolekulare Chemic, 232(1995)、図１
参照）。この技術では、生成した塩化水素は押し出し機
の先端に近い塩化水素流出口から塩化水素を系外に排出
除去している。なお図１において、フィルターを通過し
た脱塩化水素された溶融プラスチックは下段押し出し機
に供給され適当な処理を施されて油として回収される。
該技術はスクリュー剪断による発熱を有効に利用できる
ためプラスチックの熱分解効率が良いという利点があ
る。

【０００５】溶融ポリマーと発生した塩化水素とを押し
出し機から外部に吐出させ、出口で塩化水素を吸引ポン
プにより吸引、除去する方法( 斎藤喜代志、ひろしま産
業情報、p14, '94.10）。該技術はスクリュー剪断によ
る発熱を有効に利用できるためプラスチックの熱分解効
率が良いという利点がある。また押し出し機等の連続処
理装置で脱塩化水素を行う場合、従来連続処理装置の溶
融プラスチック流出口近傍に塩化水素流出口が１か所ま
たは２か所設けられているのが通例である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記技術
ではいずれも押し出し機の溶融プラスチック流出口近傍
に塩化水素流出口を設けて除去するか、または押し出し
機から外部に吐出後に吸引除去する方式を採用してい
る。このため押し出し機の廃プラスチック投入口付近で
発生した塩化水素は、その後廃プラスチックと混合、混
練、輸送等される間に除去が困難な高沸点の塩化物とな
り、脱塩素率を著しく低下させる原因となる。すなわち
上記従来技術では廃プラスチック中のポリ塩化ビニルや
ポリ塩化ビニリデン等の塩素系ポリマーを熱分解して塩
化水素を発生させることは比較的容易であるが、発生し
た塩化水素が系外に排出される前に廃プラスチック中の
化学物質（無機フィラー）と反応して高沸点化合物とな
り、塩化水素流出口からの除去が困難となるのである。

【０００７】このことは特開平８−１２０２８５号公報
の第二実施例( 同公報図６参照) により明らかである。
すなわち原料中の平均塩素含有率は５％であり、脱塩化
水素処理後の最終塩素含有率は、未使用のバージンポリ
マーの混合品（ペレット形状) を用いた場合は０．１１
〜０．２４％であるのに対し、実際の廃プラスチック
（ゴミプラスチック、フラフ形状) を用いた場合は０．
８％と著しく悪化している。さらにＷ．Ｍｉｃｈａｅｌ
ｉ等の技術では、バージンポリマーを用いた場合の脱塩
素率は９８％以上であるのに対し、実際の廃プラスチッ
クを用いた場合には８０％以下と悪化していることから
も明らかである。従って本発明は廃プラスチックを熱分
解させることにより発生した塩化水素を、廃プラスチッ
ク中の化学物質と反応して除去が困難な高沸点化合物と
なる以前に、押し出し機等の連続処理装置から除去する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは廃プ
ラスチックの熱分解により発生した塩化水素が廃プラス
チック中の化学物質と反応して排出が困難な高沸点化合
物となる以前に連続処理装置から除去されるように、連
続処理装置の反応筒に適宜な塩化水素流出口を設けるこ
とにより、塩化水素を効率的にかつ容易に除去させるこ
とができることを見出し本発明を完成させた。

【０００９】すなわち本発明は、廃プラスチック中に存
在する塩素系ポリマーを、一端に廃プラスチック投入口
を、他端に溶融プラスチック流出口を備え、さらに塩化
水素流出口を備えた反応筒と、該廃プラスチックを加熱
する加熱手段と、該廃プラスチックを該一端から該他端
に向かって案内するための案内手段とを有する連続処理
装置により熱分解させて塩化水素とし、該塩化水素を該
塩化水素流出口から除去する廃プラスチックから熱分解
により発生する塩化水素を除去する方法において、該塩
化水素が、該廃プラスチック中の化学物質と反応して除
去が困難な高沸点化合物となる以前に該塩化水素流出口
から除去されるように、該反応筒に該塩化水素流出口が
設けられることを特徴とする廃プラスチックから熱分解
により発生した塩化水素を除去する方法を提供するもの
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】廃プラスチック中の塩素系ポリマ
ー( 例えばポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等) を
塩化水素として除去するための押し出し機等の連続処理
装置は一般的に、一端に廃プラスチック投入口を、他端
に溶融プラスチック流出口を設け、さらに塩化水素流出
口を備えた反応筒と、廃プラスチックを加熱する加熱手
段と、該廃プラスチックを該一端から該他端に向かって
案内するための案内手段とを有する。加熱手段は特に制
限はないが例えば、ヒーターによる加熱が挙げられる。
かかる加熱は反応筒の外部から行ってもよく、また反応
筒の内部にヒーター等を組み込んで行ってもよい。また
案内手段は特に制限はないが例えば、スクリューによる
場合、一端側から圧力をかける場合等が挙げられる。図
３にかかる連続処理装置の一例の断面を模式図で示し
た。原料となる廃プラスチックは原料供給ホッパー２２
から投入され、加熱手段を有する押し出し機シリンダー
２３（反応筒）内の押し出し機スクリュー（案内手段）
２４により溶融プラスチック流出口である押し出しダイ
２６側へ輸送される。かかる連続処理装置において、廃
プラスチック中の塩素系ポリマーは一般的に１９０〜２
００℃以上に加熱されると徐々に脱塩化水素反応を起こ
す。例えばポリ塩化ビニルの場合の脱塩化水素の反応は
次の一般式（１) に示す通りである。

【００１１】

【化１】 −( ＣＨ₂−ＣＨＣｌ) ｎ−→−( ＣＨ＝ＣＨ) ｎ−＋ｎＨＣｌ （１）

【００１２】一般に廃プラスチックの反応筒内の滞留時
間は３〜５分以上であり、溶融した廃プラスチックの溶
融プラスチック流出口における温度は一般に３００〜３
５０℃となる場合が多い。このように分解開始温度より
もはるかに高温まで昇温するのは廃プラスチック中の塩
素系ポリマーから略１００％脱塩化水素を行うためであ
る。このため反応筒内での塩化水素の発生は、廃プラス
チック投入口（一端側) から溶融プラスチック流出口(
他端側) にかけて徐々に起こることとなる。

【００１３】かかる状況下では、例えば図３に示すよう
に塩化水素流出口２５が他端側に１か所のみ設けられて
いる場合には、一端側近傍で発生した塩化水素が他端側
に輸送されていく間に廃プラスチック中に存在する化学
物質（無機フィラー）、例えば炭酸カルシウム、タル
ク、酸化チタン、セッコウ、水酸化マグネシウム、シリ
カ、砂、食品残査等のその他の化学物質と反応して塩化
物を形成する。かかる塩化物は高融点、高沸点である場
合が多く、気化させて塩化水素流出口から排出すること
はきわめて困難である。かかる塩化物の沸点を例示する
と、塩化カルシウムは１６００℃以上、塩化マグネシウ
ムは１４１２℃、塩化カリウムは１５００℃、塩化ナト
リウムは１４１３℃、三塩化チタンは４４０℃以上であ
る。

【００１４】そこで本発明では熱分解により発生した塩
化水素が廃プラスチック中の化学物質（無機フィラー）
と反応して高沸点化合物となる以前に除去すべく、連続
処理装置に適宜な塩化水素流出口を設けることとした。
以下に本発明の例示をするが、本発明は以下の例示に限
定されるものではない。

【００１５】図４は、連続処理装置の反応筒３３の一端
と他端の間に略均等な間隔で４か所の塩化水素流出口３
５を設けたものの概略断面図である。このようにするこ
とにより、一端側近傍で発生した塩化水素も化学物質
（無機フィラー）と反応する以前に塩化水素流出口より
除去することが可能となる。このように発生した塩化水
素を直ちに除去することが好ましいことから、塩化水素
流出口の反応筒との接触面積（断面積) を広くするより
も、むしろ塩化水素流出口の数を多くして反応筒全体に
略均等に設ける方が好ましい。図４では塩化水素流出口
３５は４か所設けられているが、３か所以上であること
が好ましい。１〜２か所では塩化水素を略完全に排出さ
せることは困難である。１１か所以上では連続処理装置
の物理的強度や経済性の点でやや問題があるため、好ま
しくは３〜１０か所、特に好ましくは３〜６か所であ
る。

【００１６】図５は、塩化水素流出口４５が反応筒４３
の一端側と他端側の間の上部の略全体にわたって設けら
れたものの概略断面図である。このようにすることによ
り廃プラスチックの加熱効率はやや低下するが、発生し
た塩化水素を直ちに除去することができる。図５に示す
連続処理装置の加熱効率の低下を抑えるよう改良された
ものが図６に示すものである。図６の塩化水素流出口５
５は、発生した塩化水素を直ちに溶融プラスチック中か
ら除去するために、一端側と他端側の間の上部の略全体
にわたって空間を有し、塩化水素を排出させるための面
積を図５の場合よりも小さくしている。これにより図６
の連続処理装置は図５の連続処理装置と比較して、発生
した塩化水素を直ちに溶融プラスチック中から除去する
効果は同等であり、廃プラスチックの加熱効率は優れた
ものとなる。また図７は塩化水素流出口６５が反応筒６
３の一端側と他端側の間の上部の略全体にわたって設け
られたものの概略断面図である。図７に示すように、塩
化水素流出口が一端側と他端側の間の上部の略全体に設
けられていれば、塩化水素流出口は２つに区切られてい
てもよい。また３つ以上に区切られていてもよい。

【００１７】なお塩化水素流出口からの塩化水素の除去
の方法には特に制限がなく、例えば減圧等の方法により
行うことができる。

【００１８】

【実施例】次に本発明の実施例を説明するが、本発明は
以下の実施例に限定されるものではない。

【００１９】＜実施例１＞連続処理装置として、廃プラ
スチック投入口と溶融プラスチック流出口との間に略均
等な間隔で３か所の塩化水素排出口を設けた、日本製鋼
所製の二軸同方向回転噛合型押し出し機であるＴＥＸ４
４−４９ＡＷを用い、廃プラスチックからの脱塩化水素
の実験を行った。実験材料、実験材料の塩素含有率、連
続処理装置による処理条件、処理後の塩素含有率及び脱
塩素率を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】＜比較例１＞連続処理装置として、溶融プ
ラスチック流出口近傍に１か所の塩化水素排出口を設け
た、日本製鋼所製の二軸同方向回転噛合型押し出し機で
あるＴＥＸ４４−４９ＡＷを用い、廃プラスチックから
の脱塩化水素の実験を行った。実験材料、実験材料の塩
素含有率、連続処理装置による処理条件、処理後の塩素
含有率及び脱塩素率を表１に示す。

【００２２】表１より、実施例１の連続処理装置を用い
た場合は比較例１の連続処理装置を用いた場合と比較し
て、処理後の塩素含有率、脱塩素率が優れていることが
確認された。さらに実施例１の連続処理装置を用いた場
合は、特開平８−１２０２８５号公報の第二実施例( 同
公報図６参照) と比較しても優れていることが確認され
た。

【００２３】

【発明の効果】本発明の方法により廃プラスチックから
熱分解により発生した塩化水素を容易にかつ効率良く除
去することが可能となった。すなわち従来は、連続処理
装置の溶融プラスチック流出口近傍に塩化水素流出口が
設けられていただけだったので、発生した塩化水素が廃
プラスチック中の化学物質（無機フィラー）と反応し高
沸点の塩化物となり除去が困難であった。本発明では単
に連続処理装置の反応筒に適宜な数、適宜な形態の塩化
水素流出口を設けることにより、塩化水素が化学物質
（無機フィラー）と反応する以前に容易に塩化水素を除
去することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】廃プラスチック中から熱分解により発生した塩
化水素を除去するための、従来の連続処理装置の概略図
である。

【図２】廃プラスチック中から熱分解により発生した塩
化水素を除去するための、従来の連続処理装置の概略図
である。

【図３】廃プラスチック中から熱分解により発生した塩
化水素を除去するための、従来の連続処理装置の概略図
である。

【図４】本発明の実施形態に係る、廃プラスチック中か
ら熱分解により発生した塩化水素を除去するための、連
続処理装置の概略図である。

【図５】本発明の実施形態に係る、廃プラスチック中か
ら熱分解により発生した塩化水素を除去するための、連
続処理装置の概略図である。

【図６】本発明の実施形態に係る、廃プラスチック中か
ら熱分解により発生した塩化水素を除去するための、連
続処理装置の概略図である。

【図７】本発明の実施形態に係る、廃プラスチック中か
ら熱分解により発生した塩化水素を除去するための、連
続処理装置の概略図である。

【符号の説明】

１、７、２１、３１、４１、５１、６１ モーター( 減
速機) ２、１２、２２、３２、４２、５２、６２ 廃プラスチ
ック投入口( 原料供給ホッパー) ３、１０、２３、３３、４３、５３、６３ 反応筒( 押
し出し機シリンダー) ４、１３、２４、３４、４４、５４、６４ 案内手段(
押し出し機スクリュー) ５、２５、３５、４５、５５、６５ 塩化水素流出口 ６、２６、３６、４６、５６、６６ 溶融プラスチック
流出口( 押し出しダイ) １４ 溶融プラスチック流出口及び塩化水素流出口 ８ 加熱部 ９ 温度調節器 １１−１、１１−２、１１−３ 熱電対 １５ 溶融プラスチック １６ 吸引ポンプ １７ 塩化水素回収器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 力 健二郎 広島県広島市安芸区船越南一丁目六番一号 株式会社日本製鋼所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃プラスチック中に存在する塩素系ポリ
   マーを、 一端に廃プラスチック投入口を、他端に溶融プラスチッ
   ク流出口を備え、さらに塩化水素流出口を備えた反応筒
   と、該廃プラスチックを加熱する加熱手段と、該廃プラ
   スチックを該一端から該他端に向かって案内するための
   案内手段とを有する連続処理装置により熱分解させて塩
   化水素とし、 該塩化水素を該塩化水素流出口から除去する、廃プラス
   チックから熱分解により発生する塩化水素を除去する方
   法において、 該塩化水素が、該廃プラスチック中の化学物質と反応し
   て除去が困難な高沸点化合物となる以前に該塩化水素流
   出口から除去されるように、該反応筒に該塩化水素流出
   口が設けられることを特徴とする廃プラスチックから熱
   分解により発生した塩化水素を除去する方法。
2. 【請求項２】 前記塩化水素流出口が、前記反応筒の前
   記一端と前記他端との間の上部の略全体に設けられてい
   る請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記塩化水素流出口が、前記反応筒の前
   記一端と前記他端との間の上部に３〜１０か所設けられ
   ている請求項１記載の方法。