JPH11286687A - 炭化物の製造方法 - Google Patents

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塩素含有
プラスチックの熱分解により得られる炭化物粉と混合し
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、塩素含有プラスチックを熱分解して得られる炭化物
の粉状体である炭化物粉が、熱分解時における塩素含有
プラスチック表面への付着性が良好であり、これを塩素
含有プラスチックと混合して熱分解することにより、該
炭化物粉が該塩素含有プラスチックの同士の固着及び装
置内壁への付着を効果的に防止でき、高い分解率を達成
し得ること、また、連続して熱分解を行う場合には、熱
分解により得られる炭化物粉を使用することにより、別
途固着、付着防止のための粉を準備しなくても、製造さ
れた炭化物でこれを賄うことができること、更には、該
炭化物粉は、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
チックを塩素含有プラスチックの熱分解により得られた
炭化物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、測定される最大長、いわゆる長径が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１
００mm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、炭化物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、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、炭化物粉を使用する場合は、
比重も小さく付着活性が高いために少量の添加で十分な
効果を発揮すると共に、塩素含有プラスチックの熱分解
を連続して行う場合は、スタート時にかかる固着、付着
を防止し得る粉を一時使用するだけで、その後は別途添
加剤を準備することなく、得られた炭化物の一部を粉砕
して使用することによってこれを賄うことができ、極め
て経済的に塩素含有プラスチックを処理することができ
る。

【００１７】上記スタート時に塩素含有プラスチックと
混合する粉は塩素含有プラスチックの固着、付着を防止
可能なものであれば特に制限されない。例えば、別途製
造された炭化物粉、セメントクリンカー粉、コークス粉
等が好適に使用される。

【００１８】本発明において、炭化物粉は平均粒子径
が、０．０１〜２mm、好ましくは０．０２〜１mmが好適
であり、かかる大きさの炭化物粉は、熱分解によって得
られる炭化物を公知の粉砕機によって粉砕することによ
り得ることができる。

【００１９】上記炭化物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３〜３００重量
部、好ましくは、５〜２００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
場合は、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
炭化物粉との混合は、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〜
２００℃の温度下に上記混合を行うことが該塩素含有プ
ラスチック表面に炭化物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、ポリ塩化ビニル
の場合、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下、２５０〜３
５０℃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
炭化物粉とは、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、炭化物粉は、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、塩素含有プラスチックを熱分解して得ら
れた炭化物粉を使用することにより、極めて経済的に、
しかも、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、本発明の方法により得られた炭化物
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れるセメント原料の焼成用燃料の
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１〜６ ２０Ａ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）とポリ塩化ピニル片を熱分解して得られた平均粒
子径０．５mmの炭化物粉とを表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
に示す温度に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】但し、実施例１では、ポリ塩化ビニルを別
途電気炉で３５０℃、窒素雰囲気下で熱分解して製造し
た炭化物を粉砕して使用し、実施例２〜実施例６は、そ
れぞれ前の番号の実施例で得られた炭化物を粉砕して使
用した。

【００３８】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。

【００３９】結果を表１に併せて示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】上記実施例では、バッチ操作で熱分解を行
う例を示したが、バッチ操作を繰り返すか或いは連続的
に熱分解を行う場合には、得られた炭化物の一部を粉砕
して炭化物粉として使用できることは、本実施例より当
然推測されることである。

【００４２】比較例１ 実施例１において、炭化物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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】実施例７ 実施例１において、硬質ポリ塩化ビニル片と炭化物粉と
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。

【００４６】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、０．５７ｇであった。

【００４７】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１．２ｇであり、炭化物中の残留
塩素の割合は、０．０９％であった。

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年６月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項４】 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。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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塩素含有
   プラスチックの熱分解により得られる炭化物粉と混合し
   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。
2. 【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。