JPH115867A

JPH115867A - 塩素を含むプラスチック材の乾留処理方法

Info

Publication number: JPH115867A
Application number: JP16175297A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kashiwagi; 佳行柏木; Haruhisa Ishigaki; 治久石垣; Nobuyuki Yoshioka; 信行吉岡
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチック材を全部又は一部含有する被処
理物を乾留処理する時有害な塩素系ガスが発生する。ま
た、塩素系ガスを含まないようにするために残渣に塩化
物を固定することも行われているが、残渣の脱塩素化が
必要となる。【解決手段】タンク１内に被処理物と炭酸系のカリウ
ム物質からなる脱塩素剤を入れて低酸素雰囲気で２００
℃〜１０００℃温度で乾留処理する。タンク内で被処理
物から発生した有害な塩素系ガスと脱塩素剤とが反応
し、有害な塩素系ガスは無害な塩化物（ＫＣｌ）に置換
生成され、乾留ガスおよび乾留残渣の無害化が実現でき
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、加熱により有害な
塩素系ガスを発生するプラスチック材を全部又は一部含
有する被処理物（廃棄物、リサイクル物質等）を、塩素
成分が分解する温度以上の雰囲気で乾留にて熱分解さ
せ、分解した塩素系ガスと、脱塩素剤とを反応させてガ
スと残渣の無害化を実現するプラスチック材の乾留処理
方法に関する。また、プラスチック分を燃料化して再利
用し、且つ、被処理物中に金属成分がある場合には、こ
れの再利用をも図れる処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック系の廃棄物等の要処理物
（被処理物）は、年々その量が増加しており、いかに処
理するかが大きな課題となっている。一般的には、焼却
炉等により焼却処理することが行われている。この焼却
する際、塩素系ガスの発生を抑制することを目的とし
て、消石灰，炭酸カルシウム等の脱塩素物質を添加する
ことが行われている。

【０００３】また、被処理物は、焼却炉で焼却処理され
た後、更に必要に応じて各種の排ガス除去処理（二次燃
焼、バグフィルタ等）がなされて、有害な塩素系ガスが
大気中に放出されることを防止するようにしている。

【０００４】このような技術は、例えば特公平２−１０
３４１号，特公平４−６８５３２号公報等で開示されて
いる。

【０００５】また、プラスチック系の被処理物を処理す
る場合には、発生する塩素系ガスが多量であることか
ら、乾留処理によってプラスチック廃材に含有する塩素
成分と金属屑と反応させて乾留温度で揮発しない金属塩
化物を生成させ、塩素成分を残渣中に固定し、乾留ガス
から分離して有害な塩素系ガスを大気中に放出しないよ
うにした技術も提案されている（例、特開平８−２９０
１４７号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなプラスチッ
ク系の廃棄物等を焼却処理した場合に問題となるのは、
プラスチック材中に含まれる塩素成分の処理であり、焼
却過程でガス化した塩素系ガスの処理である。焼却過程
でガス化した塩素系ガスは、焼却炉自体を損傷せしめ、
また、蒸気管を腐食させたり、更にはダイオキシンを生
成するといった問題につながるものである。

【０００７】このようなことから、発生した塩素系ガス
は、バグフィルタ等で消石灰等と反応させて大気中に塩
素系ガスが排出されないようにしている。

【０００８】しかし、焼却処理後にガスを浄化処理する
ことで一定の効果は期待できるものの、大気への拡散を
防げても、残渣中に残存したりするために完全に除去す
ることは難しいのが現状であり、ダイオキシン発生の一
因となっている。

【０００９】また、処理過程において、消石灰や炭酸カ
ルシウムを添加して塩素系ガスの発生を抑制することが
一般的に行われているが、まだ十分なものではないのが
現状である。また塩素成分を残渣に固定した場合におい
ては、残渣をそのまま燃料として利用することはでき
ず、後処理として脱塩素処理をする必要がある。

【００１０】従って、ダイオキシンの発生原因となる塩
素系ガスの除去又は塩素系ガスの発生防止の技術の早急
な確立が望まれている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願の発明者らは、種々
実験調査の結果、炭酸カルシウム等のカルシウム系の脱
塩素剤を使用した場合は、従来と比較して脱塩素効果は
ある程度は期待できるものの、まだ十分でないことが判
明し、炭酸系のカリウム物質を用いれば効果的に脱塩素
処理ができることを見い出した。

【００１２】本発明はこの知見に基づいてなされたもの
で、従来の課題を解決するための手段は、加熱により有
害な塩素系ガスを発生するプラスチック材を全部または
一部含有する被処理物を乾留処理する方法において、被
処理物と添加した炭酸系のカリウム物質からなる脱塩素
剤とを低酸素雰囲気下で２００℃〜１０００℃の温度で
乾留し、被処理物から発生した有害な塩素系ガスと前記
脱塩素剤とを反応させて、無害な塩化物に生成固定し、
乾留ガスから塩素系ガスを分離して無害な乾留ガスを得
て回収するとともに、乾留残渣を洗浄して無害な塩化物
を溶解除去して脱塩素化処理するものである。

【００１３】本発明に使用される脱塩素剤としては、（１）炭酸系のカリウム物質の単体、２種類以上の単体
の混合物から選択したもの。

【００１４】（２）炭酸カリウム、炭酸水素カリウムか
ら選択した単体、２種類以上の単体の混合物から適宜選
択して使用する。

【００１５】また、脱塩素剤の形状は、塊状、板状、多
孔質形状、粉体状（粉末、顆粒又はこれらの混合）、水
溶液、懸濁液のいずれでもよく、使用に際しては、これ
らのいずれか、又はこれらを組み合わせて使用する。

【００１６】また、添加の形態は、固体（塊、粉体）、
液体（溶液、水溶液、懸濁液）のいずれか、又は、これ
らの組み合わせにより使用し、発生した塩素系ガスと反
応させる。

【００１７】また、脱塩素剤の使用量は、被処理物の出
発時重量の０．０５〜７０重量％を好適とする。または
重量に関係なく被処理物から発生する塩素系ガス量と、
同じ当量以上添加する。若しくは許容される塩素系ガス
の排出基準以下となるように添加量を選定する。

【００１８】また、処理媒体が塩素系ガスを含む乾留後
の排ガスのような場合には、または、過剰／不足となる
ような添加を防止するような場合には、含有する塩化水
素量に応じて添加するのがよく、添加する脱塩素剤は、
処理される媒体の含有する塩素成分と同じ当量以上添加
する。

【００１９】また、許容される排出基準に適合した処理
とするには、添加量が少な目でよい場合もあり、過剰な
添加を避けて、効果的な添加とする。

【００２０】次に、脱塩素剤の添加時期は、塩素成分の
熱分解温度以下の時期（最初から混入）、熱分解中（加
熱時の噴霧）、熱分解後（乾留ガス、排ガス）のいずれ
か、又は組み合わせにより適宜添加する。また、加熱処
理温度範囲は、塩素成分の分解温度（２００℃〜３００
℃）から１０００℃とする。

【００２１】また、乾留は、酸素濃度が１５ｖｏｌ％以
下の低酸素雰囲気で行い、鉄などの酸化を防止する。

【００２２】以上の条件により処理物中に脱塩素剤を添
加して加熱処理すると、例えば、炭酸水素カリウム（Ｋ
ＨＣＯ₃）を添加した場合には、塩化水素（ＨＣｌ）と
反応して、次のようになる。

【００２３】（ＫＨＣＯ₃）＋（ＨＣｌ）→（ＫＣｌ）
＋（Ｈ₂Ｏ）＋（ＣＯ₂）このように塩化水素は炭酸水素カリウムと反応して、残
渣の一部となる塩化カリウム（ＫＣｌ）と、水分（Ｈ₂
Ｏ）と炭酸ガス（ＣＯ₂）になり、ダイオキシンの原因
の一因となる塩素水素ガスを生成することはなく、排ガ
スおよび残渣の無害化が実現できる。

【００２４】一方、残渣にも有害な塩素系ガス成分は含
まれておらず、しかもＫＣｌは水などの溶液で簡単に溶
解除去できるので、洗浄後に残った炭化物質は燃料等と
して有効利用できる。

【００２５】なお、洗浄後の処理液には、有害な塩素系
ガス成分はほとんど含有していないので、そのまま、又
は塩素成分以外の別の有害物質の除去後に河川、海洋に
排出することが可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
によって説明する。

【００２７】図１は本発明の塩素を含むプラスチック材
の乾留処理方法を説明するための概念図で、同図におい
て１はタンクで例えば鉄製からなり、開閉自在の密閉蓋
２を有する。３は加熱源で、円筒又は角筒の筒状に形成
され、この加熱源３の筒状内にタンク１が挿出入され
る。４は排気管、５はバルブ、６は冷却器、７は乾留液
槽、８はバルブ、９はポンプ、１０はガス容器、１１は
乾留液を示す。

【００２８】プラスチック材の被処理物を乾留処理する
場合は、タンク１内に被処理物と脱塩素剤を入れ、密閉
蓋２を閉じて密閉して加熱源３で加熱する。この加熱源
３は、電気加熱、ガス加熱、誘導加熱、燃焼加熱、マイ
クロ波加熱の何れでもよい。

【００２９】この加熱によって発生した乾留ガスは、バ
ルブ５を開くことによって排気管４を通って乾留液槽７
に送られるが、途中冷却器６で冷却され、液体となって
乾留液槽７に滴下され乾留液１１となる。

【００３０】一方、液化しなかった乾留ガスは、バルブ
８およびポンプ９の操作によりガス容器１０に貯蔵す
る。この乾留ガスは主に可燃性ガスであるから、燃料と
して利用できる。

【００３１】また、乾留液槽７に貯留された乾留液１１
は、遠心分離手段等により油と水を分離して回収する。

【００３２】乾留処理してタンク１内に生成された生成
物（残渣）は、加熱源からタンクを取り出して冷却した
後、取り出す。

【００３３】この乾留処理によって生成されたガスの塩
素系ガスおよび残渣中の塩化物を調べた結果、ガスから
は塩素系ガスは検出されなかった。

【００３４】また、残渣からは、有害な塩化物は確認さ
れず、無害な塩化物（ＫＣｌ）が確認された。

【００３５】また、この残渣をタンクから取り出し、水
槽に入れて約１０分間撹拌しながら水洗浄して残渣中の
ＫＣｌを水に溶解させ、残りの炭化物中には、無害な塩
化物は確認されなかった。

【００３６】従って、洗浄後の残渣を分離機等で分離し
て炭化物、各種金属を抽出し再利用に供することができ
る。

【００３７】以上のように、塩素を含むプラスチック材
を乾留処理すると、処理過程で塩素成分の分解温度（２
００℃〜３００℃）以上になったとき塩素成分は分解
し、この分解して発生した塩素系ガスと、炭酸系のカリ
ウム物質とが反応し、ガス中の有害な塩素系ガスは無害
な塩化物（ＫＣｌ）に置換生成され、ガスおよび残渣中
には有害な塩素系ガス成分は存在しなくなる。

【００３８】このことは次の実験により明らかとなっ
た。

【００３９】実験は、排気管付きで、開閉扉を有する密
閉容器にて低酸素雰囲気を作り、この密閉容器に試料を
入れ、電気炉にて加熱し、２５０℃から６００℃まで５
０℃間隔で各温度にて５分間保持し、昇温時、キープ時
で塩化水素ガス（ＨＣｌ）濃度（ｐｐｍ）を測定する。

【００４０】ガス濃度の測定は、ＪＩＳ−Ｋ０８０４に
規定されている検知管によって測定した。

【００４１】表１にこの測定結果を示す。塩化水素ガス
濃度は実験１０回における測定値で実施例１および２は
最高値、比較例１〜比較例３は最低値を示す。

【００４２】なお“ＮＤ”は“検出されず”を表し、１
０回の実験でいずれも検出されなかったことを示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】実験は、先ず塩素成分を多量に含有するポ
リ塩化ビニリデンのみを被処理物として予備実験を行っ
た。表１中の比較例１はポリ塩化ビニリデン４ｇに脱塩
素剤を添加しない予備実験用の試料とした。

【００４５】比較例２は同じ被処理物４ｇに従来の脱塩
素剤である消石灰の粉末２０ｇを添加した試料、比較例
３は同じ被処理物４ｇに脱塩素剤として炭酸カルシウム
を添加した試料とした。

【００４６】次に本発明による脱塩素処理の実施例とし
て、被処理物としてのポリ塩化ビニリデン４ｇに脱塩素
剤として粉砕した炭酸水素カリウム１０ｇを添加した試
料を実施例１とし、標準ゴミ４０ｇに脱塩素剤として粉
砕した炭酸水素カリウム１０ｇを添加した試料を実施例
２とした。脱塩素剤として平均粒径が１００μｍの粉体
を用いた。

【００４７】なお、標準ゴミは、次のような標準的都市
ゴミを模擬して作り、これを用いた。

【００４８】・標準ゴミ２０重量％・プラスチック（ＰＥ，ＰＰ，ＰＳ，ＰＶＤＣ）５０重量％・紙（ティッシュ、新聞、包装紙、箱、飲料パック）２０重量％・布（ウエスなど）１０重量％・厨芥表１に示した実験結果から以下のように考察される。

【００４９】先ず、塩素成分を多量に含んでいるポリ塩
化ビニリデンのみを用いて予備試験を行った結果、比較
例１に示すように、熱処理により塩化水素が多量に発生
している。

【００５０】次に、従来の脱塩素剤である消石灰及び炭
酸カルシウムを添加した比較例２，３は、比較例１に較
べて塩化水素の発生がかなり抑制されてはいるものの、
まだ十分であるとは言えない。

【００５１】これに対して上記被処理物に、脱塩素剤と
し炭酸系のカリウム物質である炭酸水素カリウムを添加
した実施例１，２は、実施例２における温度が３５０℃
及び４００℃における昇温時と、５分キープ時に僅かな
塩化水素ガスの発生が見られたが、全温度範囲に渡って
塩化水素ガスが検出されず、きわめて良好な結果が得ら
れた。

【００５２】炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ₃）の場合に
は、塩化水素（ＨＣｌ）が分解析出する温度（２５０℃
以上）以下の温度で分解してＣＯ₃が分離し、次のよう
に残りのＫＨと発生するＨＣｌとの反応がスムーズに行
える雰囲気状態となっている。

【００５３】ＫＨ＋ＣＯ₃＋ＨＣｌ → ＫＣｌ＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ 従って、分解したＨＣｌとＫＨとが迅速に反応して無害
な塩化物（ＫＣｌ）を新たに生成する。

【００５４】一方、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、消
石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）の場合には、同様に無害な塩化
物（ＣａＣｌ）を生成するもののカリウム系に比較して
反応がスムーズでないものと思われる。

【００５５】なお、６００℃以上１０００℃の温度にお
いても同様の効果が得られた。

【００５６】炭酸水素カリウムが塩素系ガスと反応する
と、ガスおよび残渣の無害化が実現できる理由は、次の
ように有害な塩化系ガスが無害な塩化物に置換生成され
ることによる。

【００５７】ここで炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ₃）を
脱塩素剤として用いて被処理物中に添加した場合の反応
は、前記したように炭酸水素カリウムが塩化水素（ＨＣ
ｌ）との間で以下の反応式が進行する。

【００５８】（ＫＨＣＯ₃）＋（ＨＣｌ）→（ＫＣｌ）
＋（Ｈ₂Ｏ）＋（ＣＯ₂）このように炭酸水素カリウムは塩化水素と反応して無害
な塩化カリウムと水と炭酸ガスを生成する。

【００５９】炭酸カリウム（Ｋ₂ＣＯ₃）を用いた場合の
反応式は、（Ｋ₂ＣＯ₃）＋（２ＨＣｌ）→（２ＫＣｌ）＋（Ｈ
₂Ｏ）＋（ＣＯ₂）として炭酸カリウムは塩化水素と反応して無害な塩化カ
リウムと水と炭酸ガスになる。

【００６０】得られた残渣を分析したところ、有害な塩
素系ガスが検出されず、無害な塩化物である塩化カリウ
ム（ＫＣｌ）が検出された。更に該残渣を１０分間撹拌
しながら水洗浄することにより塩化カリウムはともに水
中に溶解し、炭化物が残存したが、この炭化物中にも塩
素系ガス成分は検出されなかった。

【００６１】従って該脱塩素剤中に塩素成分と反応して
無害な塩化物を生成する炭酸系のカリウム物質が存在す
れば塩化カリウムとして残渣の一部となり、ダイオキシ
ンの発生原因の１つである塩化水素が生成することがな
く、これらの残渣と排ガスの無害化をはかることができ
る。

【００６２】このことから、脱塩素剤としては、上記と
同様の反応を示す次の物質が使用できる。

【００６３】（１）炭酸系のカリウムの単体、２種類以
上の単体の混合物から選択したもの。

【００６４】（２）炭酸カリウム、炭酸水素カリウムか
ら選択した単体、２種類以上の単体の混合物から選択し
たもの。

【００６５】一方、反応によりＫＣｌが生成されるが、
生成したＫＣｌは無害な塩化物であり、水などの溶液に
よる洗浄処理により効果的に除去でき、洗浄後には、再
利用可能な炭化物質が残る。

【００６６】従って、残渣の特性により、残渣を分離手
段等により各物質に分離し、分離後の物質を乾燥し固形
化して燃料又はその他有効に活用することができる。

【００６７】なお、洗浄後の処理液には、有害な物質は
ほとんど含まれていないので、そのまま河川又は海洋に
放流することができる。

【００６８】なお、残渣中の残留塩素成分をイオンクロ
マトグラフィで測定した結果、従来１０００ｐｐｍあっ
たものが、本発明では確認されず、無害な塩化物（Ｎａ
Ｃｌ）が確認された。

【００６９】

【発明の効果】以上のように本発明は、加熱により塩素
系ガスを発生するプラスチック材を加熱処理する際、炭
酸系のカリウム物質からなる脱塩素剤を添加して処理
し、塩素成分の分解温度以上の温度で分解した塩素系ガ
スと脱塩素剤とが反応して有害な塩素系ガスを無害な塩
化物に置換生成させるようにしたので、次の効果を奏す
る。

【００７０】（１）有害な塩素系ガスを含まない無害な
乾留ガスを得ることができ、大気中にそのまま放出して
も大気汚染防止法にも適合し、ダイオキシンの発生も生
じない。

【００７１】また、脱塩素処理したガスは無害であるか
らそのままガスエンジンの燃料、温水器の熱源、熱ガス
として暖房などの各種の用途に再利用ができる。

【００７２】（２）既設の処理設備を変更することな
く、そのまま適用でき、更に、既設の設備に使用されて
いる従来のカルシウム系のアルカリ物質による脱塩素剤
に比べて効率良く、しかも少量の使用で脱塩素が実現で
きる。

【００７３】（３）残渣中には無害な塩化物（ＫＣｌ）
が生成して存在するが、この無害な塩化物は容易に水等
の溶液にて洗浄除去できる。

【００７４】しかも、洗浄後の処理液は、有害な物質を
含有していないので、そのまま河川、海洋に放出でき
る。

【００７５】もちろん、他の有害物質を除去するための
手段をとることは任意である。

【００７６】洗浄後の物質は大半が炭化物であり、燃料
として有効再利用ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明図。

【符号の説明】

１…タンク２…密閉扉３…加熱源４…排気管５，８…バルブ６…冷却器７…乾留液槽９…ポンプ１０…ガス容器１１…乾留液。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１０Ｇ 1/10 ＺＡＢＢ０９Ｂ 3/00 ３０２Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱により有害な塩素系ガスを発生する
プラスチック材を全部または一部含有する被処理物を乾
留処理する方法において、被処理物と添加した炭酸系の
カリウム物質からなる脱塩素剤とを低酸素雰囲気下で２
００℃〜１０００℃の温度で乾留し、被処理物から発生
した有害な塩素系ガスと前記脱塩素剤とを反応させて無
害な塩化物に生成固定し、乾留ガスから塩素系ガスを分
離して無害な乾留ガスを得て回収するとともに、乾留残
渣を溶液にて洗浄し、無害な塩化物を溶解除去して脱塩
素化することを特徴とする塩素を含むプラスチック材の
乾留処理方法。
【請求項２】脱塩素剤は、炭酸系のカリウム物質の単
体、２種類以上の単体の混合物から選択したことを特徴
とする請求項１記載の塩素を含むプラスチック材の乾留
処理方法。
【請求項３】脱塩素剤は、炭酸カリウム、炭酸水素カ
リウムから選択した単体、２種類以上の単体の混合物か
ら選択したことを特徴とする請求項１記載の塩素を含む
プラスチック材の乾留処理方法。
【請求項４】脱塩素剤は、塊状、板状、多孔質形状、
粉体状、溶液、懸濁液の何れかで形成したことを特徴と
する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の塩素を含
むプラスチック材の乾留処理方法。
【請求項５】脱塩素剤は、被処理物の出発時重量の
０．０５〜７０重量％であることを特徴とする請求項１
ないし４のいずれか１項に記載の塩素を含むプラスチッ
ク材の乾留処理方法。
【請求項６】脱塩素剤は、処理される被処理物が発生
する塩素系ガス量と同じ当量以上添加することを特徴と
する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の塩素を含
むプラスチック材の乾留処理方法。
【請求項７】脱塩素剤は、プラスチック材が含有する
塩素成分の熱分解温度以下の時期、又は熱分解中、又は
熱分解後のいずれか、又は組み合わせにより添加するこ
とを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載
の塩素を含むプラスチック材の乾留処理方法。
【請求項８】添加する脱塩素剤は、許容される排出基
準に適合する塩素系ガスの排出量以下となるように添加
することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項
に記載の塩素を含むプラスチック材の乾留処理方法。
【請求項９】乾留は、酸素濃度が１５ｖｏｌ％以下の
低酸素雰囲気で行うことを特徴とする請求項１記載の塩
素を含むプラスチック材の乾留処理方法。
【請求項１０】脱塩素剤の使用は、投入，混合，噴霧
の何れか、又はこれら組み合わせであることを特徴とす
る請求項１ないし８のいずれか１項に記載の塩素を含む
プラスチック材の乾留処理方法。