JPH1119622A

JPH1119622A - 熱分解による塩素含有合成樹脂の処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH1119622A
Application number: JP18720997A
Authority: JP
Inventors: Minoru Asanuma; 稔浅沼; Tatsuro Ariyama; 達郎有山; Toshihiko Okada; 敏彦岡田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、熱分解により塩素含有合成樹脂を
処理して、有害な塩化水素を除去し、再利用可能な熱分
解残渣を回収する。【構成】塩素含有合成樹脂と固体熱媒体を、２５０℃
以上３５０℃以下で間接的、及び熱風により直接加熱し
て熱分解し、主に塩化水素と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である。この熱風
は非酸化性ガスであることが望ましい。また、この熱風
の温度が２５０℃以上３５０℃以下であることが望まし
い。本発明の塩素含有合成樹脂の処理装置は、（ａ）内
筒と外筒から構成され、内筒と外筒の間が加熱したガス
を流通する流路を形成し、傾斜して配設される回転炉
と、（ｂ) 前記傾斜した回転炉の高い位置にある一端側
に、塩素含有合成樹脂を該回転炉に供給する手段と熱分
解する熱風を炉内に供給する手段と、（ｃ）前記傾斜し
た回転炉の低い位置にある他端には炉内で発生したガス
を排出する手段と、熱分解残渣を排出する手段を備えて
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
を熱分解し、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、熱媒体である砂をロータリキルン供給
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、砂と混合して加
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）
として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。特公昭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らないが、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
樹脂類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、樹脂材がキルン内壁への付着は防止できる
が、砂は樹脂類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類の残渣を高
炉等への吹き込み原料もしくは装入原料( 主に、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】また、塩素含有合成樹脂類には用途により
難燃剤、耐候性剤等が添加されている。特に軟質の塩化
ビニルには可塑剤としてフタル酸系（フクル酸ジプチ
ル、フタル酸ジオクチル等）のものが添加されており、
用途によっては50％も添加されているものもある。

【００１４】塩化ビニルを熱分解した際に、塩化水素が
発生するが、この可塑剤は塩化水素が発生する過程で塩
化ビニルより遊離し、結晶性のフタル酸を発生する。フ
タル酸は融点が２３４℃と高く、熱分解装置以降の配管
の閉塞をもたらし、塩素含有合成樹脂の処理に支障をき
たす原因となる．

【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、回転炉方式による塩素含有合
成樹脂の処理方法において、塩素が除去された熱分解残
渣の炉内壁への付着を防止し、塩素を塩化水素として回
収し、また残渣を高炉等への原料として利用することを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
以下の発明である。第１の発明は、塩素含有合成樹脂と
固体熱媒体を、２５０℃以上３５０℃以下で間接的に、
及び熱風により直接的に加熱して熱分解し、主に塩化水
素と熱分解残渣を得ることを特徴とする塩素含有合成樹
脂の処理方法である。

【００１７】第２の発明は、前記熱風は非酸化性ガスで
あることを特徴とする熱分解による塩素含有合成樹脂の
処理方法である。

【００１８】第３の発明は、前記熱風の温度が２５０℃
以上３５０℃以下であることを特徴とする熱分解による
塩素含有合成樹脂の処理方法である。

【００１９】第４の発明は、前記熱媒体がコークス又は
石炭であることを特徴とする熱分解による塩素含有合成
樹脂の処理方法である。

【００２０】第５の発明は、下記の部材を備えたことを
特徴とす熱分解による塩素含有合成樹脂の処理装置であ
る。（ａ）内筒と外筒から構成され、内筒と外筒の間が
加熱したガスを流通する流路を形成し、傾斜して配設さ
れる回転炉と、（ｂ) 前記回転炉の高い位置にある一端
側に配設された、塩素含有合成樹脂を該回転炉に供給す
る手段と塩素含有合成樹脂を熱分解する熱風を炉内に供
給する手段と、（ｃ）前記回転炉の低い位置にある他端
に配設された、炉内で発生したガスを排出する手段と熱
分解残渣を排出する手段。

【００２１】第６の発明は、前記熱風を炉内に供給する
手段の先端部が、前記塩素含有合成樹脂を回転炉に供給
する手段の先端の前方に配設されていることを特徴とす
熱分解によるる塩素含有合成樹脂の処理装置である。

【００２２】第７の発明は、前記熱風を炉内に供給する
手段の先端部が、前記内筒に向けて熱風が吹きつけられ
るように配設されていることを特徴とする熱分解による
塩素含有合成樹脂の処理装置である。

【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１、図２および図３を用いて説明する。本発明にお
いて、塩素含有合成樹脂は通常破砕された塩化ビニル等
であり、固体熱媒体は所定の大きさに破砕されたコーク
ス、石炭、石油コークス等である。固体熱媒体は、塩素
含有合成樹脂が加熱により軟化して溶融状態となった場
合に熱分解炉である回転炉の内壁に付着するのを防止す
る作用がある。

【００２４】図１（ａ）は本発明の一実施形態を示す熱
分解を行う回転炉の長手方向の断面図で、図１（ｂ）は
その横断面図である。１はキルン状の回転炉本体、２は
これを構成する外管、３は同じく内管であり、この内管
３は外管２の内部長手方向に外管２と同芯状に配置され
ている。内管３は通常回転し、装入された樹脂を均一に
間接的に加熱する。

【００２５】そして、内管３の内部が被処理樹脂類の通
路（処理用空間）４を構成し、また外管２と内管３の間
の空間が加熱ガスの通路５を構成し、内管を加熱する。
内管３は熱効率及び処理量の点から複数本あってもよ
い。また、熱風供給手段である配管１４は、内管３の断
面の上側に配設される。

【００２６】図２は本発明の処理装置の全体を示す。内
管３は導入口１１から加熱ガスが導入され排出口１２か
ら排出される。所定の大きさに破砕された塩素含有合成
樹脂と固体熱媒体は定量供給装置７から供給手段である
スクリュウフィーダ９を介して回転炉に供給される。８
と１０は駆動モータである。熱風は熱風導入口１３を介
し供給され、熱風供給手段である配管１４の先端部はス
クリュウフィーダ９の先端よりも前方に位置している。
固体熱媒体は、例えば石炭、コークスの粒子であること
が望ましい。

【００２７】通路５に供給された加熱ガスは内管３の全
体を加熱し、その管壁から供給される熱源により被処理
樹脂及び装入される固体熱媒体が間接的に加熱される。
通路５を流れた加熱ガスは回転炉１の他端側から排出さ
れる。一方、内管３内部の通路４に供給された被処理材
及び固体熱媒体は内管３の回転によって徐々に混合さ
れ、かつ通路４を移送し、加熱され、この加熱によって
樹脂中の塩素分が塩化水素としてガス化する。

【００２８】被処理樹脂は、通路５における加熱初期に
軟化溶解し、粘性の高い溶融体となり内管壁に付着す
る。この付着物の脱塩素反応の促進およびそれに伴う付
着物の剥離のために熱風供給手段、例えば配管１４より
吹き込まれた熱風により直接的に加熱される。この熱風
は、望ましくは酸素を含まない非酸化性のガス、例え
ば、窒素ガス、アルゴンガス、一酸化炭素ガス、炭酸ガ
ス等であり、この種のガスは樹脂の燃料元素を（Ｃ、Ｈ
等）を燃焼させない点で望ましい。

【００２９】このようにして脱塩素処理が完了した樹脂
材（樹脂の残渣）は熱媒体と共に回転炉１の他端側から
排出手段、例えば排出口から排出され、同時に塩化水素
も排出する手段、例えば配管から排出される。

【００３０】通路４内において加熱される塩素含有合成
樹脂類の温度は２５０〜３５０℃、望ましくは３００℃
前後とすることが好ましい。その温度が２５０℃未満で
は塩化水素の脱塩素反応が効率的に行われず、一方、３
５０℃を超えるとガスおよび液状炭化水素の熱分解が起
りはじめる。

【００３１】通路４内に供給される熱風ガスは、被処理
材の装入により温度が低下した回転炉入口付近の温度を
補償するため、塩素含有合成樹脂類が軟化溶解する温度
以上であり、２５０℃以上が望ましい。また塩素含有合
成樹脂のガスおよび液状炭化水素への熱分解を考慮して
３５０℃以下が望ましい。即ち、本発明では塩素含有合
成樹脂を主に、塩化水素と熱分解残渣とに熱分解する。
この熱分解残渣は塩素分が除去されているので、例えば
高炉、加熱炉の燃料として使用できる。

【００３２】本発明の装置では、塩化水素が発生する内
管の外側を加熱ガスが流れ、したがって内管全体が上述
した２５０〜３５０℃程度の温度となるため、塩化水素
が接触する部分には塩化水素による腐食作用が大きい１
５０℃以下の温度領域は存在しない。したがって、塩化
水素による装置の腐食、特に内管各部の腐食が適切に防
止される。

【００３３】

【実施例】図２に示す装置を用い、塩素含有合成樹脂の
脱塩化水素処理を実施した。また、塩素含有合成樹脂の
通路４には微量の不活性ガスを通気させた。回転炉の装
置構成は、以下の通りである。内管の内径：ＩＤ１５０ｍｍφ×１５００ｍｍＬ外管の内径：ＩＤ４５０ｍｍφ×１２００ｍｍＬ回転炉の傾斜：３度回転数：５ｒｐｍ

【００３４】その他の条件は図４に示す通りである。ま
た、回転炉であるキルンの加熱ガス温度は５００℃（加
熱ガス流量は内管入口ガス温度）、内管出口ガス温度：
３５０℃である。

【００３５】脱塩素率、分解率は以下の式により求め
た。脱塩素率＝（１−熱分解残渣中塩素重量比）×１００／
（供給された塩素含有合成樹脂中塩素重量比）分解率＝１００×（１−（熱分解残渣中塩素以外の可燃
物重量比））／（供給塩素含有樹脂中の塩素以外の可燃
物重量比）塩素含有合成樹脂は、塩素含有率４３重量％、破砕され
た粒径は２〜４ｍｍである。固体熱媒体としては粒径が
２〜４ｍｍのコークスを用いた、外部加熱により回転炉
内管温度( 出口）を３５０℃になるように調整した。

【００３６】比較例として、図２の装置を用いて内管に
熱風を供給せずに試験を実施した。図３に内管入口から
の距離と回転炉の内管内を移動する被処理材の温度を示
す。入口より約１５ｃｍ〜４５ｃｍの間に軟化溶融した
被処理材の付着が認められた。そのときの被処理材の温
度は約１２０℃〜２００℃であった。この付着物は試験
時間とともに徐々に成長し、連続運転に支障を来した。
その他の実験結果を図４に示す。

【００３７】被処理材が軟化溶融する部位に可動可能な
熱風の配管を配置し、回転炉内壁に向かって図４に示す
量、温度の熱風を供給した場合には、長時間の運転にお
いても軟化溶融物の内管壁に付着が少ない。また、キル
ン内壁への付着によるガスおよびタール成分への熱分解
も抑制することが可能となった。

【００３８】本発明の実施例によれば通路４内に熱風供
給手段、例えば配管を用いることにより塩素含有合成樹
脂から高い効率で塩素が除去できた。また熱分解残渣の
回転炉内管への付着を抑制することができ、長時間の運
転が可能であった。また、塩素が除去された残渣は製鉄
所内における鉄源あるいは還元剤としても十分に使用可
能である。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る塩素含
有合成樹脂の熱分解方法と装置によれば、塩素含有合成
樹脂から塩素を塩化水素として除去し、残部を再利用可
能なガスと炭素分の高い熱分解残渣に分解できるので、
産業上の効果が極めて高い発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す塩素含有合成樹脂供
給手段および固体熱媒体供給手段の長手方向断面図
（ａ）と、横断面図（ｂ）である。

【図２】本発明の一実施形態を示す装置の概要図であ
る。

【図３】回転炉内における披処理材の炉内における温度
変化を示す図である。

【図４】本発明と比較例を実施した条件及び実施結果を
示す図である。

【符号の説明】

１回転炉２外管３内管４通路（処理用空間）５加熱ガスの通路６熱処理残渣等の排出口７定量供給手段８、１０駆動モータ９スクリュウフィーダ１１加熱ガス導入管１２加熱ガス排出管１３熱風導入口１４熱風導入手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１０Ｇ 1/10 ＺＡＢＢ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ // Ｂ２９Ｋ 105:26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩素含有合成樹脂と固体熱媒体を、２５
０℃以上３５０℃以下で間接的に、及び熱風により直接
的に加熱して熱分解し、主に塩化水素と熱分解残渣を得
ることを特徴とする塩素含有合成樹脂の処理方法。
【請求項２】前記熱風は非酸化性ガスであることを特
徴とする請求項１に記載の熱分解による塩素含有合成樹
脂の処理方法。
【請求項３】前記熱風の温度が２５０℃以上３５０℃
以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱分解に
よる塩素含有合成樹脂の処理方法。
【請求項４】前記熱媒体がコークス又は石炭であるこ
とを特徴とする請求項１に記載熱分解によるの塩素含有
合成樹脂の処理方法。
【請求項５】下記の部材を備えたことを特徴とする熱
分解による塩素含有合成樹脂の処理装置。（ａ）内筒と外筒から構成され、内筒と外筒の間が加熱
したガスを流通する流路を形成し、傾斜して配設される
回転炉と、（ｂ) 前記傾斜した回転炉の高い位置にある
一端側に配設された、塩素含有合成樹脂を該回転炉に供
給する手段と熱風を炉内に供給する手段と、（ｃ）前記
傾斜した回転炉の低い位置にある他端に配設された、炉
内で発生したガスを排出する手段と熱分解残渣を排出す
る手段。
【請求項６】前記熱風を炉内に供給する手段の先端部
が、前記塩素含有合成樹脂を回転炉に供給する手段の先
端の前方に配設されていることを特徴とする請求項５記
載熱分解によるの塩素含有合成樹脂の処理装置。
【請求項７】前記熱風を炉内に供給する手段の先端部
が、前記内筒に向けて熱風が吹きつけられるように配設
されていることを特徴とする請求項６記載の熱分解によ
る塩素含有合成樹脂の処理装置。