JPH11286686A

JPH11286686A - 炭化物の製造方法

Info

Publication number: JPH11286686A
Application number: JP10090479A
Authority: JP
Inventors: Toru Sato; 佐藤　　亨; Masataka Imada; 正隆今田
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】塩素含有プラスチックの熱分解を効率的に実施
し、炭化物を得る方法を提供する。【解決手段】塩素含有プラスチックを熱分解して炭化物
を製造するに際し、該塩素含有プラスチックをオイルコ
ークス粉と混合した状態で熱分解に供することを特徴と
する炭化物の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塩化ビニル等の塩素
含有プラスチックの熱分解により炭化物（脱塩化水素残
留物）を製造するための新規な方法および該方法によっ
て得られた炭化物を燃料の一部として利用するセメント
の新規な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ポリ塩化ビニル等の塩素含有プラ
スチックを含む廃棄物が多量に排出され、その廃棄量も
増加の一途を辿っている。このような廃棄物の大部分は
単純に焼却されるか、直接埋立て処分されている。かか
る廃棄物の中に含まれるポリ塩化ビニルなどの塩素含有
プラスチックの処理量も多大な量となるものと推定され
る。

【０００３】これら塩素を含むプラスチックを単純に焼
却処分した場合には、焼却の際、発生する塩化水素やダ
イオキシン等の有害物質がそのまま大気に放出される可
能性がある。一方、単純埋立ては用地の確保および資源
再利用の点から問題となっている。

【０００４】そこで、近年これらの廃棄物を熱分解し、
その中の有効成分を炭化物として回収、再利用すること
が検討されている。

【０００５】塩素含有プラスチックは熱分解性を高める
ために、一般に粉砕された塩素含有プラスチックとして
処理されるが、熱分解処理において表面が溶融して相互
に固着し、熱分解率を低下せしめるという問題がある。
また、熱分解処理が完了するにしたがって炭化により硬
化するという現象を生じる。

【０００６】そのため、塩素含有プラスチックの熱分解
処理においては、該塩素含有プラスチックをポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂に
同伴させて分解装置に導入して間接加熱を行うことによ
り、熱可塑性樹脂の溶融体を熱媒体として熱の伝達性を
改良し、熱分解率を向上せしめる方法、塩素含有プラス
チックと砂とを混合し、分解装置に導入して不活性ガス
雰囲気下に加熱を行うことにより、塩素含有プラスチッ
ク相互の固着を防止し、熱分解率を向上せしめると共に
装置内壁への塩素含有プラスチックの固着を防止する方
法などが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱可塑
性樹脂を熱媒体とする方法においては、塩素含有プラス
チック以外に熱可塑性樹脂も同時に熱分解処理せざるを
得ず、エネルギー的に不利がある。

【０００８】また、砂を混合して固着を防止する方法に
あっては、熱分解により得られる炭化物は砂との混合状
態で得られ、かかる混合状態で燃料として使用された
後、砂は回収され、熱分解に再使用される。そのため、
該砂としては、分離が比較的簡単な数ミリ単位の大きさ
の砂が使用される。ところが、この程度の砂は、質量が
大きく、分解装置としてロータリーキルンの如き、被処
理物の流動を伴う装置を使用した場合、装置の内壁の損
傷が激しく、該損傷を防止するために耐摩耗性を有する
高価な材質を使用する必要とすることもある。また、塩
素含有プラスチックの固着を防止するために必要な砂の
重量比は比較的多く、これらを搬送するために多くのエ
ネルギーを必要とするばかりでなく、燃焼後に該砂を分
離回収するという工程が必要であり、処理工程が複雑化
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明らは、上記従来の
方法の課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた。その結
果、オイルコークス粉（以下、ＯＣ粉ともいう）が、塩
素含有プラスチックに付着し易く、該塩素含有プラスチ
ックの同士の固着、及び装置内壁への付着を防止でき、
高い分解率を達成し得ること、更には、該ＯＣ粉は、前
記被処理物の流動を伴う装置を使用して処理を行う場合
でも、砂と比較して装置内壁の損傷を極めて低く抑える
ことができることを見い出し、本発明を提案するに至っ
た。

【００１０】即ち、本発明は、塩素含有プラスチックを
熱分解して炭化物を製造するに際し、該塩素含有プラス
チックをＯＣ粉と混合した状態で熱分解に供することを
特徴とする炭化物の製造方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明において、被分解物である
塩素含有プラスチックは、公知の塩素含有プラスチック
が特に制限なく使用される。また、該塩素含有プラスチ
ックが大容積を有する場合は、粉砕、切削等の手段によ
り小片状としたものが好適に使用される。

【００１２】上記塩素含有プラスチックを具体的に示せ
ば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリ
エチレン等の塩素化ポリオレフィンなどが挙げられる。
これらの塩素含有プラスチックのうちポリ塩化ビニルに
ついて本発明は特に好適に使用される。また、塩素含有
プラスチックの形状、大きさは特に制限されない。例え
ば、形状としては、粉砕によって得られる不定形状の
他、球状、円柱状、角柱状、立方体、扁平状等任意の形
状のものが使用される。これらの形状以外に、塩素含有
プラスチックとして、フィルムの如き嵩高いものを圧縮
成形して塊状化したものも使用することができる。

【００１３】また、大きさは、一般に不定形状、球状、
円柱状、角柱状、立方体のように比較的厚みがある場
合、その最大長を示す長径が１〜３０mm、好ましくは２
〜５mmのものが、また、厚みが３０mm以下の扁平状であ
る場合、長径が２００mm以下、好ましくは１００mm以下
のものが好適に使用される。

【００１４】本発明において、上記塩素含有プラスチッ
クは、ＯＣ粉と混合した状態で熱分解することが最大の
特徴である。

【００１５】一般に塩素含有プラスチックの熱分解は、
ロータリーキルンのような分解炉において分解温度に加
熱することにより実施されるが、前記したように、塩素
含有プラスチックを単独で該分解炉に供給した場合は、
塩素含有プラスチック同士の固着により分解率が大幅に
低下するばかりでなく、分解炉の内壁にも付着し、間接
加熱における熱伝導率の低下や、収率の低下を招く。ま
た、かかる固着、付着を防止するために、塩素含有プラ
スチックを砂と共に分解炉に供給する方法によれば、砂
の粒径の大きいこと、質量の大きいこと等に起因して、
かかる固着、付着を防止するためには多量の砂を必要と
し、それによって一定の塩素含有プラスチックを処理す
る場合の取扱い量の増大、牽いてはエネルギーコストの
増大、装置の摩耗量の増大等を招く。

【００１６】これに対して、塩素含有プラスチックの分
解時の固着、付着防止に、ＯＣ粉を使用した場合は、少
量を混合するだけで、優れた固着、付着防止効果を発揮
する。

【００１７】上記のように、ＯＣ粉が、少量で塩素含有
プラスチックの固着、付着防止に優れた効果を発揮する
かの作用機構は、明かではないが、本発明者らは、単
に、ＯＣ粉の粒径が小さいことのみでなく、ＯＣ粉が、
塩素含有プラスチックの溶解初期に適度な付着性を示
し、効果的にその表面に付着することによりその粘着性
を緩和する作用を有するものと推定している。

【００１８】本発明において、ＯＣ粉は平均粒子径が、
０．０１〜２mm、好ましくは０．０２〜１mmのものが好
適である。

【００１９】上記ＯＣ粉の塩素含有プラスチックに対す
る混合量は、その粒子の大きさ等によって異なるため、
一概に限定することはできないが、一般に、塩素含有プ
ラスチック１００重量部に対して３〜５００重量部、好
ましくは、５〜３００重量部、更に好ましくは５〜５０
重量部である。上記添加量が３重量部より少ない場合、
前記固着、付着の防止に十分な効果を発揮することが困
難となり、逆に、上記範囲より多い場合は、効果は頭打
ちとなり、経済的にも不利となる。

【００２０】本発明において、塩素含有プラスチックと
ＯＣ粉との混合は、熱分解に供されるまでに実施される
ことが好ましく、特に好ましくは、前記熱分解炉に供さ
れる前に予備混合を行うことが、効果的である。上記予
備混合は、ミル、撹拌羽根付き混合機等公知の乾式混合
機を使用して実施することができる。この場合、好まし
くは、塩素含有プラスチックの表面が僅かに溶融する条
件下、例えば、ポリ塩化ビニル片の場合、約１００〜２
００℃の温度下に上記混合を行うことが該塩素含有プラ
スチック表面にＯＣ粉を確実に付着せしめることができ
好ましい。

【００２１】本発明において、熱分解条件は、公知の条
件が特に制限なく採用される。例えば、塩化ビニルの場
合、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下、２５０〜３５０
℃の温度で加熱する方法が一般に採用される。また、上
記分解反応の実施は、公知の熱分解炉を使用して実施す
ることが可能である。例えば、ロータリーキルン、流動
床炉、竪型炉等の炉が挙げられる。そのうち、ロータリ
ーキルンが熱分解反応の安定性、効率等の点で好適に使
用される。塩素含有プラスチックは、熱分解により主な
ガスとして塩化水素を放出し、本発明の目的物である実
質的に塩素を含有しない炭化物が得られる。

【００２２】本発明において、塩素含有プラスチックと
ＯＣ粉とは、好ましくは、予め混合されて熱分解炉に供
給される。該熱分解炉中で所用時間滞留せしめることに
よって、塩素含有プラスチックは熱分解され、炭化物と
塩化水素とに分解される。

【００２３】上記熱分解炉における塩素含有プラスチッ
クの処理時間は、熱分解の設定温度、塩素含有プラスチ
ックの大きさ等によって多少異なるが、一般に、５分〜
５時間、好ましくは１０〜６０分程度である。

【００２４】本発明において副生するガスは、主として
塩化水素ガスであり、該ガスは、公知の方法、例えば、
活性炭による吸着、苛性ソーダ水溶液を代表とするのア
ルカリ水溶液に吸収せしめることによって除外すれば良
い。勿論、除外することなく精製して他の工程、例え
ば、塩酸水溶液の調製、エチレンと塩酸とのオキシクロ
リネーション反応によるエチレンジクロライドの製法、
アセチレンとの気相反応による塩化ビニルモノマーの製
造などに使用することも可能である。

【００２５】特に、オキシクロリネーションによるエチ
レンジクロライドの製造のように、最終的に塩素がポリ
塩化ビニルの如き塩素含有プラスチックに使用される場
合、大きな意味で捉えると、塩素含有プラスチックのリ
サイクルシステムを構築することができる。

【００２６】上記方法によって得られた炭化物は、燃料
として有用であり、種々の燃焼炉の燃料として使用する
ことができる。

【００２７】例えば、これをセメント製造工程における
セメント原料を焼成するための焼成用燃料供給部より、
燃料の一部として供給することによりその全量を処理す
ることが可能で、しかも、得られるセメントクリンカー
の品質に全く悪影響を与えないという優れた工程を実現
できる。

【００２８】上記工程において、ＯＣ粉は、セメント焼
成用キルンの窯尻に設けられた燃料供給部に存在する主
バーナーに供給する燃料と混合して供給するか、該主バ
ーナーの近辺に別途バーナーを設けて気流により供給す
ることによって、燃料の一部として使用される。

【００２９】上記炭化物を燃料として使用する際、粉砕
をすることが望ましい。また、燃料として石炭を使用す
る場合は、炭化物の粉砕を該石炭と共に行い、石炭と一
緒に燃料として供給する態様がより望ましい。

【００３０】上記炭化物の使用量は、多少増減しても得
られるセメントクリンカーの品質には影響を与えること
はないが、一般には、主燃料の９０％以下、好ましくは
７０％以下、更に好ましくは１〜５０％となるように調
整することが望ましい。

【００３１】尚、塩素含有プラスチックの使用量にもよ
るが、セメント製造工程が存在する一地域における廃プ
ラスチックに占める塩素含有プラスチックの量はセメン
ト製造工程の主燃料に対して微々たるものであり、通常
は、その全量を該燃料の一部とすることができ、クロー
ズドの処理システムが構築可能である。

【００３２】また、得られた炭化物は微量ではあるが塩
素分を含有する場合がある。この場合、該炭化物のセメ
ント焼成用キルンでの燃焼域において該塩素分が蓄積す
るのを防止するため、該セメント焼成用キルンの窯尻か
ら雰囲気ガスを一部、例えば、０．１〜数％を抽気する
ことが好ましい。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明の炭化物の製造方法によれば、塩素含有プラスチック
の熱分解時にＯＣ粉を使用することにより、該塩素含有
プラスチックを極めて高い熱分解率で、効率よく炭化物
に変換することができる。

【００３４】また、本発明の方法で得られた炭化物は種
々の燃料として有用である。特に、上記炭化物をセメン
ト製造工程におけるセメント原料焼成用の燃料の一部と
して使用することにより、得られるセメントの品質に影
響を与えることなく、塩素含有プラスチックを極めて効
率的に処理することができるクローズドの処理システム
の実現が可能となり、塩化ビニル片等の塩素含有プラス
チックの処理において、その工業的意義は極めて大きい
ものであるといえる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明をより具体的に説明するため、
実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定される
もの物ではない。

【００３６】実施例１〜６２０Ａ硬質ガラス製反応管（内径２０mmφ）に長径２〜
３mmに粉砕された不定形の硬質ポリ塩化ビニル片（ＰＶ
Ｃ片）と、コールターカウンターにて測定される平均粒
子径が０．５mmのＯＣ粉とを表１に示す割合で配合し、
予混合した後、該反応管を環状電気炉にて外部より表１
に示す温度で加熱して熱分解を実施した。反応管は、１
分間に２回転させながら、表１に示す処理時間で処理し
て熱分解を完了した。

【００３７】上記の処理で発生した分解排ガスは、ガス
吸収瓶にて吸収・中和滴定を行い、塩化水素量を測定し
た。また、得られた炭化物を冷却後、その重量測定し、
更に蛍光Ｘ線分析によって該炭化物に含まれる残留塩素
の分析を実施した。

【００３８】結果を表１に併せて示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】比較例１実施例１において、ＯＣ粉を添加しなかった以外は同様
にして硬質ポリ塩化ビニル片を熱分解を実施した。

【００４１】上記の処理で発生した分解排ガスは、ガス
吸収瓶にて吸収・中和滴定を行い、塩化水素量を測定し
た結果、０．４６ｇであった。

【００４２】また、得られた炭化物は冷却後、重量測定
し、更に蛍光Ｘ線分析によって残留塩素の分析を実施し
た。その結果、重量は０．３５ｇであり、残部は反応管
の内壁に強固に付着していた。一方、炭化物中の残留塩
素の割合は、０．５２％であった。

【００４３】実施例７実施例１において、硬質ポリ塩化ビニル片とＯＣ粉とを
予混合する際に１２０℃に加熱して行った以外は同様に
して、該硬質ポリ塩化ビニルの熱分解を実施した。

【００４４】上記の処理で発生した分解排ガスは、ガス
吸収瓶にて吸収・中和滴定を行い、塩化水素量を測定し
た結果、０．５５ｇであった。

【００４５】また、得られた炭化物は冷却後、重量測定
し、更に蛍光Ｘ線分析によって残留塩素の分析を実施し
た。その結果、重量は１．３５ｇであり、炭化物中の残
留塩素の割合は、０．０７％であった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩素含有プラスチックを熱分解して炭化物
を製造するに際し、該塩素含有プラスチックをオイルコ
ークス粉と混合した状態で熱分解に供することを特徴と
する炭化物の製造方法。
【請求項２】請求項１の塩素含有プラスチックの熱分
解によって生成する塩化水素をエチレンとオキシクロリ
ネーション反応せしめることを特徴とするエチレンジク
ロライドの製造方法。