TW499472B - Method for processing chlorine- containing resin, chlorine-containing organic compound, or waste plastic containing the same - Google Patents

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499472 W A7 ------- B7五、發明說明（1) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明之技術背景 近年來，所謂之含氯樹脂如聚乙烯基氯及聚亞乙烯基 氣’所謂之含氣有機化合物如多氣聯苯，以及進一步，樹 脂如聚丙烯、聚乙烯及聚苯乙烯（所謂的3PS)每年做為工 業廢料拋棄比率約為四百萬噸，以及每年約四百萬噸之量 由家庭廢棄物收集為非工業廢料。此等被拋棄成工業廢料 及非工業廢料之含氣樹脂、含氯有機化合物及其它樹脂於 後文合稱為「塑膠廢料」以求簡明。 本發明係關於回收此種塑膠廢料之處理方法，特別係 關於回收含氯樹脂、含氣有機化合物或含此等（含氣塑膠 廢料）之塑膠廢料之處理方法，且不含例如加工設備腐姓 以及產品品質劣化等問題。 背景技術 大半塑膠廢料習知係藉焚化或填土廢棄。焚化由於產 生高量熱而傷害焚化爐，以含氣塑膠廢料為例，造成廢棄 中之熱處理問題。此外，塑膠廢料不受土壤微生物或細菌 分解’填土位置短缺且造成環保負荷的加重。因此，近年 來，積極呼籲採用環保友善之回收技術而避開焚化及填土 廢棄。目前不含焚化之回收方法包括再度做為塑膠原料， 以及再使用經由熱分解所得氣體成分及油成分做為燃料及 化學原料。 用做塑膠產品後，聚乙烯基^氣、聚亞乙烯基氯及其它 含氯樹脂的未經分類而連同其它塑.膠製品一起拋棄。因此 ，塑膠廢料無可避免地含有含氯樹脂等所帶有的氣成分。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- 卜丨丨.一訂. 遽 499472

五、發明說明（2 由家庭廢棄物回收經過分類的塑膠廢料確實常含有聚乙烯 基氯及聚亞乙烯基氯，當以氯計算時含有若干重量百分比 氯。當於高溫熱分解時，聚乙烯基氯及其它含氯樹脂產生 氯類氣體如氣化氫氣及氯氣。當含氯樹脂或含有該種樹脂 之塑膠廢料於兩溫處理回收時，出現處理設備等受到產生 的亂類型廢氣腐姓問題。因此理由故，習知塑膠廢料之回 收處理係利用事先分類，去除含氯樹脂及其它含氣塑膠廢 料或僅去除塑膠廢料之氯成分，然後再度使用藉熱分解塑 膝廢料所彳寸氣體成分及油成分做為化學品原料及燃料。 習知回收處理塑膠廢料之方法包括，例如，使用高爐 之方法，此乃煉鐵及煉鋼方法且利用塑膠廢料做為鐵礦還 原劑（JP-Β(日本專利公告案）_51-33493)。晚近多方面努力 開發有效執行此種方法（例如jp_A(日本專利公開案）_9_ 170009，JP-A-9-137926，JP-A-9-178130，JP-A-9-202907 ，及日本專利案第2,765,535號）。 以使用高爐處理塑膠廢料為例，高爐生產力降低以及 塑膠廢料所含氯成分的影響必須列入考量。 特別’當1¾爐進料塑膠廢料含量超過相對於每σ頓生產 的生鐵量為10千克時，誘使高爐爐心失活化而造成生鐵生 產力的顯著下降。以使用高爐處理塑膠廢料為例，習知限 制塑膠廢料處理量為10千克/噸生鐵。 此外’工業廢料及非工業廢'料之塑膠i料包括所謂的 含氯樹脂，如聚乙烯基氣及聚亞乙‘烯基氣，及所謂的含氯 有機化合物如多氣聯苯。塑膠廢料包括工業及非工業廢料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·- •線· 9499472 A7 B7五、發明說明（3) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 平均含氯量達約若干重量百分比至數十重量百分比，即使 經過分類後，氣含量平均仍達若干重量百分比。當含有此 種氣含量之塑膠廢料就此進給高爐時，於塑膠廢料之载分 解過程中產生氣類氣體，如氣氣及氣化氫氣，造成高爐本 體之殼體、筒板冷卻器等腐蝕問題，以及爐頂廢氣設備及 爐頂電力没備腐姓問題。以習知高爐處理塑膠廢料為例， 曾k進行前處理，例如預先分類而去除含氯樹脂、含氣有 機化合物及其它含氣塑膠廢料，或僅去除塑膠廢料的氣成 分，及於氣含量降至〇·5重量％或以下後，將塑膠廢料進 給高爐。 長久以來已知使用焦炭爐替代高爐加熱分解回收處理 塑膝廢料之方法，同樣為煉鐵及煉鋼方法（jp_b_49_1〇321 及JP-A-59-120682)。晚近，多方面努力開發有效處理塑 膠廢料之方法，最值得注目者為將焦炭強度列入考慮之塑 膠廢料進給方法（例如jP_A_8_157834)。此等例中，替代焦 炭，塑膠廢料其成分亦屬烴類，被進給焦炭爐而藉乾式蒸 餾獲得焦炭、焦油、輕質油及燃料氣。焦炭爐如此也可做 為塑膠廢料的回收設備。 但’於焦炭爐用於處理塑膠廢料之例，如同於高爐處 理之例’需要考慮因進給塑膠廢料造成的焦炭生產力減低 ’由塑膠廢料所含氯對設備造成的腐蝕影響，以及對產品 品質的影響。 考慮產品品質，例如當塑膠廢料以焦炭之攙合物進給 焦炭爐時’進給焦炭爐的塑膠廢料量預期為1〇千克/噸煤 本紐尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Q χ 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • ---- 卜丨丨|·訂· 線§»- 刊9472 五、

A7 發明說明（4) ‘ ，原因為當塑膠廢料進給量超過1 Q千克/嘲煤時，焦炭$ 質銳降。 至於塑膠廢料中氣的影響，當含約若干重量百分比氯 之塑膠廢料就此進給焦炭爐時，可能於塑膠廢料炭化後氯 成为殘留於焦厌。此外’不僅熱分解塑膠廢料產生的氣類 氣體可能混合入焦油、輕質油及焦炭爐氣（此乃焦炭生產 時4副產物）的風險，同時也有產生的氯類氣體殘留於氯 及/或腐餘爐體以及廢氣處理系統管路的風險。因此，習 知方法係於塑膠廢料進給焦厌爐之前僅加熱分解塑膠廢料 至氯成分’如JP-A-7-216361之教示；或為了去除氯系列 樹脂及其它含氯塑膠廢料，事先使用比重分離器等分離， 及於將氣含量降至0 · 5重量％或以下時才將塑膠廢料進給 焦炭爐，如JP-A-8-259955之教示。因此，因習知使用焦 厌爐處理塑膠廢料之方法確實涉及複雜的處理過程，故未 曾嘗試將其付諸實際使用。 至於未使用高爐或焦炭爐之回收處理塑膠廢料之方法 ’為本發明人於JP-A-10-281437利用早期提議的氣化爐處 理塑膠廢料之方法。 但此種方法未能付諸實施，原因為由於需要有回收氯 化氫氣及其它產生的氣類氣體的設備，故處理成本高。 如前文指出，習知使用高爐或焦炭爐回收處理塑膠廢 料之方法中，二方法皆同樣為煉鐵與煉鋼方法，塑膠廢料 產生氯類氣體造成設備腐蝕與產品·品質低劣等問題，任一 例中皆遭遇該等問題，因此需於分類且由塑膠廢料中去除 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499472

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（5 ) 含氣樹脂、含氣有機化合物及其它含氯塑膠廢料或僅去除 塑膠廢料的含氯成分後才進給高爐或焦炭爐。如此，造成 處理步驟複雜因而處理成本增高。由城市收集的塑膠廢棄 物進行磁力分類、銘分類等後通常含有氯成分約3重量0/〇 至5重篁％。原因為收集得之塑膠廢料含有6重量％至丨〇童 含氣塑膠廢料，主要為聚乙烯基氯等。以高爐為例， 通常出現除非尋常氣含量降至〇·5重量％或以下否則造成 高爐對氣類氣體腐蝕的問題。又於焦炭之例，由於考慮爐 體及廢氣處理系統之腐蝕以及考慮產品品質影響等方面， 塑膠廢棄物係於首先將其氯含量降至〇·5重量％或以下後 進給焦炭爐。 至於降低塑膠廢棄物之氣含量至0.5重量。/。或以下之 方法採用使用脫乳氣之方法’係藉加熱至約3 0 0 °C加熱 分解塑膠廢料，以及呈氯類氣體去除氯成分；或使用離心 機專藉重力分力將塑膠廢料分成輕質塑膠及重質塑膠，且 僅分類或僅選擇低氣含量之輕質塑膠之方法。此等方法中 ，前述使用脫氯氣之方法極為複雜，原因為其係應用於全 部收集得之塑膠廢料。此外，技術上極難以藉此種方法將 塑膠廢料之氯含量降至3-5重量％至〇·5重量％。因此，罕 見採用該種方法。後述使用離心機等，藉重力分力將塑膠 廢料分成輕質塑膠及重質塑膠，且僅分類選用低氯含量之 輕質塑膠之方法較為一般採用。但比重分力方法也_有問題 如後。將以使用離心機做比重分離·之方法舉例說明。通常 ，例如當1⑼千克已經被去除額外物質之塑膠廢料（包括1 〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G x 297公爱） --—- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------訂---------線

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五、發明說日月（ 千克乙烯基氣之聚合物且具有 、巧乳含I 5千克）使用離心機分 離時無法達成理想的分離，亦即，分離成料克氣含量〇% 做為輕質塑膠及1〇千克氯含量寫做為重質塑膠（聚乙烤 基氣之氣含量通常為57%)。通常係分離為5〇千克氣含量 0.5%者做為輕質塑膠及5〇千克氣含量9 5%做為重質塑膠 。即使進-步調整條件為最適化，分離仍限為辦克氯含 量〇·5%者做為輕質塑膠及3〇千克氣含量155%者做為重質 塱膠此種情況下，當氣含量9 5_15 5重量％之塑膠廢料 刀離為重質塑膠（占比重分離前之塑膠廢料之無法 藉由進一步脫氯將氯含量降至〇·5重量％，僅能做為殘餘 物處理而廢棄用於例如填土。 做為殘餘物處理涉及處理成本，尤有甚者，此種處理 之塑膠廢料回收方法之回收率低，而無法稱做適合社會需 求的實用回收處理方法。 發明概述 本發明針對克服前述問題而提供一種處理塑膠廢料之 方法’其可事先減少或消除對塑膠廢料脫氣過程的負擔， 被視為回收含〇 · 5重量％或以上氯之塑膠廢料之處理方法 中不可或缺的過程；以及不含設備腐钱問題或產品品質低 劣問題。其要點陳述如後。 (1)一種處理含氯樹脂、含氯有機化合物或含有該等 物質之塑膠廢料之方法，其特徵’在於加熱分解含氣樹脂、 含氯有機化合物或含有該等物質之.塑膠廢料；產生的含氣 類氣體之熱分解氣體與含氨氣體或液體接觸；熱分解氣體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇x 297公釐） -9 - 裝-------^1訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 哪472

五、發明說明（7 之氣成分攝取於水中成氯化錄；及進-步添加強驗至含氯 含量之水而使氣含量變成強鹼鹽。 (2) 根據如上（1)之處理含氣樹脂、含氯有機化合物或 含有該等物質之塑膠廢料之方法，其特徵在於含氯樹脂、 含氣有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料之氯含量係不 低於0.5重量％。 (3) —種處理含氣樹脂、含氣有機化合物或含有該等 物質之塑膠廢料之方法，其特徵在於加熱處理含氯樹脂、 含氣有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料之方法；產生 的包含氯類氣體之熱分解氣體與於乾式蒸餾煤過程中產生 的含氨煤氣接觸；將熱分解氣體之氯成分攝取於氨液做為 氯化銨；及將強鹼添加至氨液而使氣成分變成強鹼鹽。 (4) 根據如上（3)之處理含氯樹脂、含氯有機化合物或 含有該等物質之塑膠廢料之方法，其特徵在於含氯樹脂、 含氣有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料之氯含量係不 低於0.5重量％。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- P ，Γ mbs I· tem mmmmm 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (5) 根據如上（1)-(4)之處理含氯樹脂、含氯有機化合 物或含有該等物質之塑膠廢料之方法，其特徵在於該強鹼 為氫氧化納及強驗鹽為氣化納。 (6) 根據如上（1)-(5)之處理含氣樹脂、含氣有機化合 物或含有該等物質之塑膠廢料之方法，其特徵在於該含氯 樹脂、含氯有機化合物或含有該，等物質之塑膠廢料係於-焦 炭爐内乾式蒸餾。 (7) 根據如上（1)-(6)之處理含氣樹脂、含氣有機化合 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 10 Α7 Β7 五、發明說明（8) 物或含有該等物質之塑膠廢料之方法，其特徵在於含氣樹 脂、含氣有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料係連同煤 乾式蒸餾。 (8) 根據如上（1H5)之處理含氣樹脂、含氣有機化合 物或含有該等物質之塑膠廢料之方法，其特徵在於含氯樹 脂、含氯有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料係於具有 多個焦炭爐腔室之焦炭爐之某些焦炭爐腔室内加熱分解， 產生的含氯類氣體之加熱分解氣體接觸循環通過焦炭爐之 氨液，及熱分解氣體之氣成分攝取於氨液做為氯化銨。 (9) 根據如上（7)之處理含氯樹脂、含氯有機化合物或 含有該等物質之塑膠廢料之方法，其特徵在於含氯樹脂、 含亂有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料係與煤以不低 於煤之0.05重量％及高於煤之26重量％之比例攙混；以及 乾式蒸鶴用於加熱分解。 (10) 根據如上（7)之處理含氣樹脂、含氣有機化合物或 含有該等物質之塑膠廢料之方》，其特徵在於纟氣樹脂、 含鼠有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料係與煤以占煤 不低於0.05重量％及不高於i重量％之比例攙混及乾式蒸館 而生產焦炭。 (11) 一種處理含氣樹脂、含氣有機化合物或含有該等 物質之塑膠廢料之方法，其特徵在於含氣樹脂、含氣有機 化合物或—含有該等物質之塑膠廢料經加熱分解；乾式蒸餾 煤過程中產生之氨用於將產生氣類.氣體攝取於氨液做為氯 化銨，及使用之煤量為排放之氨係占產生的氣類氣體中氯 II — — — — — — — — — ^ ·1111111 ^ ---— ml (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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'發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 總量之1·1至2倍。(12)根據如上（1Η11)之處理含氣樹脂、含氯有機化合 物或含有該等物質之塑膠廢料之方法，其特徵在於含氯樹 脂、含氣有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料經加熱用 於加熱分解前減少容積及硬化。 圖式之簡單說明 第1圖為顯示本發明之流程圖。 第2圖為示意剖面圖顯示本發明之焦炭爐内部狀態。 第3圖為略圖顯示塑膠廢料添加量與焦炭強度間之關 係。 第4圖為略圖顯示加入塑膠廢料時焦炭爐進料之氯濃 度。 第5圖為略圖顯示加入塑膠廢料時原料中之氣對產物之分布。 第6圖為略圖顯示塑膠廢料之氯對產物之分布。 第7圖為略圖顯示塑膠廢料之氯濃度與輕質油之氣濃 度間之關係。 第8圖為略圖顯示塑膠廢料之氣濃度與焦油之氯濃度 間之關係。 第9圖為略圖顯示試驗前後之石夕氧碑孔隙度與體密度 之比較。 第10圖為略圖顯示當含氣塑'膠廢料添加至煤時之氨液 之氯濃度。· 第11圖為略圖顯示當含氯塑膠廢料添加至煤時，於氨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) > ·丨丨丨 _* ----訂· 線·» 499472 A7 B7 五、發明說明（10) 去除後氨液之總氮濃度。 第12圖為略圖顯示苛性蘇打添加比率與固定氨對自由 態氨之轉化率間之關係。 第13圖為略圖顯示苛性蘇打添加點。 苐14圖為略圖顯示塑膠廢料添加/未添加對焦炭生產 — 力的影響。 第15圖為略圖顯示添加及未添加塑膠廢料之焦炭進給 量的比較。 第16圖為略圖顯示添加與未添加塑膠廢料之煤之氣體 壓力的比較。 第17圖為略圖顯示添加與未添加塑膠廢料之炭層機制 焦炭爐腔室點或量之比較。 執行本發明之最佳模式 焦炭爐氣體通常係於煤於焦炭爐之焦炭爐烘箱經乾式 蒸餾（炭化）時產生。此種氣體包括焦油成分、氨、水等。 由焦炭爐排放後，此種焦炭爐氣體以氨液（由煤產生之氨 水溶液經儲存及循環做為冷卻劑）沖洗，並分離為焦炭爐 氣體、焦油及氨液。焦炭爐氣體用做燃料氣體，氨液循環 用於沖洗。 目標焦點集中於焦炭爐乾式蒸鶴煤過程中產生的氨及 沖洗用之It液，發明人對使用此等物質轉成氣化錄及其它 氯化物且使得於含0.5重量％或以上氯之塑膠廢料回收處 理中成問題的氯類氣體（含氯氣體）·變成無害進行徹底研究 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 ------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注咅9事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 —----: -_五、發明說明（11) 發明人將含氣系塑膠之塑膠廢料研細至約10毫米，且 灸用累杯此練機縮小其容積。容積縮小溢度為約， 原因為螺杯摩擦生熱。容積縮小塑膠廢料之性質示於表2 及3將其切割至約1G亳米大小及於輸送帶上氣冷材料， T先/¾ σ 1_2重$ %煤並進給焦炭爐之焦炭爐腔室，該焦 厌爐共有100焦炭爐腔室。焦炭爐寬㈣毫米及高6.5米。 進給焦厌爐之方法為習知煤進給方法由焦炭爐頂上進給。 採用之乾式蒸鶴方式同習知焦炭生產。總乾式蒸餾時間為 20小時。 乾式療餾產生的焦炭爐氣體（後文標示為COG)含有氨 ’ COG係經由於直管路中沖洗氨液冷卻。氨液根據其氣 :匕銨含量添加苛性蘇打而將氣化銨轉成氯化鈉及氨，隨後 氰經氣化及於氨去除器取出。藉此操作，於含〇·5重量％ 或以上氯之塑膠廢料回收處理中成問題的氯類氣體變成氯 化铵及其它氣化物而無害。 發明人使用下述方法研究輸入焦炭爐之氯分布於產物 之百分比。含2.00重量％至2.32重量％氣之含氣塑膠廢料 以1·2重量％攙混率攙混煤，攙合物於焦炭爐乾式蒸餾。 焦炭、氨液及COG經採樣，測量各產物之氯濃度。氯濃 度之測量係使用離子層析術進行而測量所得氯化物之氣離 .子濃度，根據JIS K 2541之彈燃燒方法之氯試驗方法「石 油及石油產物硫成分之試驗方法」並轉成總氯含量。 表1顯示當含2.00重量％氣之含氣塑膠廢料以i重量％ 攙混率攙合煤且攙合物於焦炭爐乾式蒸館時所得產物之氯 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----- ----訂-----

ϋ ϋ n I 線_| 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo X 297公釐） 14 499472 . A7 B7 五、發明說明（12) 濃度。

-WI 表1 _ 僅煤 添加1%塑膠廢料 產物 分布 氯濃度 分布 氣濃度 (%) (PPm) (%) (ppm) 氣體 11 25 12 25 氨液 12 1200 12 2700 焦油 3 330 3 340 煤油 1 3 1 —3 焦炭 73 400 72 402 痤齊郎ά曰慧时tOF員X.消費合泎社印製 發明人進一步攙混塑膠廢料A(氯含量：2.32%)及塑膠 廢料B(氯含量：2.19%)，其組成示於表2及表3，與煤，攙 混率為1-2重量％，於焦炭爐乾式蒸餾攙合物，此時測量 產物之氯濃度。由於不同型煤用於單獨煤之試驗以及煤添 加塑膠廢料試驗如表1_3所示，故原料煤之揮發成分、鹼 金屬、驗土金屬等略有差異。 以各種比例添加塑膠廢料之煤之氯濃度示於第4圖。 含塑膠廢料之煤需於焦炭爐乾式蒸餾並研究產物之氯濃度 。結果示於表5。研究得之塑膠廢料之氯對產物之分布比 。如第6圖所示，結果為89%分布於氨液，7%於焦炭及4% 於COG。 表2 元素分析(重量％) 灰分 (重量％) C Η Ν’ S Cl 塑膠廢料A 69.8 9.1 0.6 0.22 2.32 6.26 塑膠廢料B 72.6 9.2 0.3 0.04 2.19 5.03 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 15 --------------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --線· 499472 A7 B7 五、發明說明（I3) 表3

PE

PS

塑膠廢料A

塑膠廢料B 21.4 24.8 15.4 7.5 (重量％) PP 13.7 15.0 PVC PVCD PET 低分子 化合物 不溶性| 成分 5.2 0.4 15.5 6.3 12.7 4.7 0 29.8 5.7 21.8 前述結果歸類當添加氣系塑膠廢料至煤時，可提高原 料之氯濃度，焦反之殘留比率低，及焦炭之氣濃度未增高 。此外，由COG之氣濃度幾乎未增高的事實以及氨液之 氣濃度增高的事實看來，可歸類為氯類氣體被殘留於焦炭 爐腔室’表示於焦炭被壓出時不會滲出，反而由氨液捕捉 〇 發明人研究對副產物的影響。結果如第7及8圖所示， 確定輕質油及焦油之氣濃度為超過上限，亦即不成問題。 發明人使用塑膠廢料A及B經由分析兩個月試驗前後 之矽氧碑孔隙度及本體密度而研究對焦炭爐矽氧中之影響 。結果如第9圖所示，確定即使氣系塑膠廢料進給焦炭爐 ’矽氧磚孔隙度及本體密度不會改變。此外，由試驗前後 對矽氧磚進行EMPA分析未偵測得得自矽氧碑氣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----

n mmmam ϋ ulrJ n I n n n ·ϋ I 線_. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ，確定使用氯系塑膠廢料添加於原料進行操作不會造成有 關焦炭爐之矽氧碑之問題。 為了研究對焦炭爐之乾燥器（收集主產物）、辅助設施 的影響，發明人進行抗腐蝕試驗，係將SUS(不鏽鋼）及38( 軟鋼）材料試驗件懸浮於乾燥器經兩個月試驗期。試驗前 後試驗件外觀未見任何變化，以及如表4所示，由試驗前

499472 A7 B7 五、發明說明（Η) 後試驗件重量為改變之事實可確定乾燥器（收集之主產物） 不受添加氯系塑膠廢料之原料煤影響。 表4 試驗件編號 試驗前重量 (克） 試驗後重量 (克） 重量變化 (克） 編號1 50.7826 50.7818 -0.0008 編號2 51.3165 51.3168 +0.0003 編號3 51.3160 51.3178 +0.0018 編號4 51.2785 51.2786 +0.0001 編號5 50.7171 50.7199 +0.0028 編號6 50.9614 50.9596 -0.0018 編號7 51.6130 51.6190 +0.0060 經齊郎智慧时產局員工消費合作社印製 特別，經由重覆進行試驗以及對含有0.5重量％以上 氯之塑膠廢料使用焦炭爐進行回收處理積極研究結果，發 明人獲得下列知識。 1) 當含氯塑膠廢料於習知焦炭爐之焦炭腔室蒸餾時， 含氯樹脂及有機化合物於250-130(TC分解，殘留於焦炭之 氯成分成問題。但確定當含氯廢料連同煤乾式蒸餾時，於 塑膠廢料分解後，90%或以上氯成分移至氣相，殘留於焦 炭做為殘餘物之量超過10%。 2) 習知，若氯類氣體殘留於焦炭爐腔室，則可能於焦 炭受壓迫時滲出。發明人確定移至氣相之氣類氣體於焦炭 爐之焦炭爐腔室内部升高至爐頂上空間於進給煤上方，且 處於1100°C氣壓下，於受壓迫時通過乾式蒸餾爐罕見殘留 於爐，因此於強制壓出期間即使爐蓋保持敞開也不會成問 題。 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 17

、發明說明（15) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3) 因含氣塑膠經熱分解產生氣類氣體為腐蝕性氣體， 故廢氣腐餘管路-直成問題。但試驗顯示^產生的氣類氣 體混合含氨焦炭氣氣，隨後導引至焦炭爐之直管路之弯折 區段且以氨液（煤產生的氨水溶液，經儲存及循環做為冷 卻劑）沖洗而冷卻至約8(TC，變成可捕捉大半氣體内所含 氣類氣體以及由焦炭爐氣中取出氯成分。 4) 以攙混含氯塑膠廢氣其氣含量為〇 · 5重量％或以上與 煤且療德攙合物為例，習知擔憂有關塑膠廢料熱分解產生 的氣類氣體移轉至副產物的問題。但確定因焦油及輕質油 專副產物之氣濃度未超過其於蒸顧期間之上限，故不成問 題。 5) 於攙混氯含量為〇.5重量％或以上之含氣塑膠廢料與 煤且乾式蒸餾攙合物之例中，習知考慮有關氣對焦炭爐壁 矽氧碑、乾燥器等之不良影響。但確定未發生此等問題。 如前文說明，經試驗研究發現當藉由於焦炭爐熱分解 含氣塑膠廢料產生的氣化氫及其它氣類氣體於焦炭爐直管 路端接受氨液沖洗時，約90%被捕捉於氨液。相信其原因 為氨液沖洗造成氯類氣體與氨液之煤衍生物氨有效反應， 如此呈氣化銨形式溶解於氨液，如此有效由焦炭爐氣中分 離氣類氣體。 於氨液沖洗過程中，含焦油之高溫焦炭爐氣經冷卻， 如此焦油被夾帶於氨液。氨液中‘之焦油藉傾析分離做為副 產物。已經去除焦油成分之氨液於第一階段儲存槽，隨後 氨液由系統以100-200千克Λ頓焦炭之比率排放，其餘氨液 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 18 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- ----訂---- .線_- 痤齊郎皆慧財轰¾員X.消費合作社印製 499472 • A7 _— B7 五、發明說明（I6) 則再度用於焦炭爐沖洗。 當由含氯塑膠廢料產生的氣類氣體藉氨液沖洗而被捕 捉於氨液呈氯化銨時，氣化銨堆積於氨液，原因為恰如前 述大半氨液係循環利用故。最終可能超過其溶解度而成問 題。但如後文說明試驗顯示未見任何問題。 特別，以氣液沖洗未造成煤原料及乾式蒸麵塑膠廢料 產生的氯類氣體呈氯化銨殘留於氨液，但水係於乾式蒸德 過程中以每噸焦炭100-200千克（約5550莫耳-11000莫耳）比 率同時排放。此種水係衍生自煤所含水占約9%及其它反 應產生水占約3 %。 例如，假定於生產一噸焦炭過程中排放16〇千克水。 因氯化銨於20°C熱溶解度為37.2克/1〇〇克水，及氯化銨分 子量為53.4，計算顯示每噸焦炭可溶解的氯化銨量為約 11〇〇莫耳[=(160000 X 0.372)/53.4]。以執行乾式蒸餾為例 ’含氯塑膠廢料係以1重量％( 1 0千克）每嘲之比率添加至煤 原料，產生之氯之計算量變成約80莫耳（80莫耳為氣化氫 ,40莫耳為氯氣）；甚至假定塑膠廢料含5〇%聚乙烯氣。 於煤乾式蒸餾案例產生之水量足夠溶解含氣塑膠廢料產生 之氣〉谷解於水成為氣化錢。 冲洗用之氨液以氣化銨飽和於焦炭爐處理含氣塑膠廢 料時不成問題。 其次，發明人進行研究有關於塑膠廢料產i的氯類氣 體由氨液沖洗而捕捉為氯化銨後，·處理氨液中之氯化銨。 習知實務係由系統中取出部分煤於焦炭爐蒸餾期間產 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮)""--------- • I y - ^ ----I---^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499472 A7

五、發明說明（Π) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

生的氨液，氨液於氨去除設備接受加熱及蒸氣汽提而藉蒸 發去除自由態氨，及於進行活化於渣處理後排放之。為了 防止排放氣化銨提高海水的氮濃度，實務上特別於氣化銨 於氨液之濃度高之例，使氨液接受去除氨之前處理，係經 由前述藉氣化去除自由態氨之前添加苛性蘇打之氨液。 為了比較及研究於乾式蒸餾過程中煤之氣含量與塑膠 廢相"之氯含量表現間之差異，發明人超過前述含氣塑膠廢 料乾式蒸餾試驗，進行下述有關氯成分於單獨煤乾式蒸餾 期間之表現的試驗及分析。 焦炭、氨液及藉乾式蒸餾進給焦炭爐之煤所得C〇G 經採樣，研究個別之氣濃度。焦炭爐寬43〇毫米及高6·5米 。總煤乾式蒸顧時間為20小時。煤、焦炭及c〇G之氣濃 度測量係使用離子層析術進行根據氣試驗方法測量所得氣 化物之氣離子含量，採用JIS K 2541之彈室燃燒方法「石 油及石油產物之硫成分試驗方法」並轉成總氣含量。氨液 之氣濃度之測量係使用離子層析術測量氣離子量並轉成總 氯含量。 如第5圖所示，發明人藉前述乾式蒸餾試驗確定當煤 單獨乾式蒸餾時，45%煤之氣含量移轉至焦炭，54%移轉 至氨以及1%移轉至COG。 它方面，如前文有關進給含氯塑膠廢料之試驗結果說 明，塑膠廢料之氣含量之分配跑率為約7%至焦炭，89〇/0 至氨液以及4%至COG(如第6圖）。比較煤，氣成分殘餘物 於焦炭之比率低，幾乎全部氣成分皆移行至氨液及C〇G 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- ·*-·----訂—--------線

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五、發明說明（is) 塱膠廢料之氯成分於焦炭之殘餘比率以煤之例更低的 理由’相信係㈣大半煤之氯為補氣，其於乾式蒸德過 程中為分解但經由於高溫形成穩定的鹼土金屬氣化物而殘 留於焦炭，而塑膠廢料之氣為有機氯其容易接受熱分解並 幾乎完全移轉至氣相。 至於有關乾式蒸餾含氣塑膠廢料之氣表現的知識，進 一步研究有關部分排放氨液為廢水時之氮濃度。 煤之氣含量，雖然依煤之類型不同而有別但通常為數 百ppm。恰如前文指出，當煤經乾式蒸餾時，約半量氯移 轉至氣相’與煤乾式蒸德產生之氨反應，且以氣化錄形式 被捕捉於藉乾式蒸餾煤產生的水中。此種情況下，放流水 之氮濃度為放流水中存在有焦炭氣產生氮比率為8〇0亳克 至1000毫克/升。 當具有氯含量0.5重量％之含氣塑膠廢料以每噸1重量 0/〇之比率添加至煤及乾式蒸餾水，假定依據前述發現，約 90%塑膠廢料產生之氣類氣體移至氣相，則放流水之氮含 量相對於未進給塑膠廢料案例將增高150毫克至185毫克/ 升。 此種於乾式蒸餾氣含量〇.5重量％之含氯塑膠廢料時 ，放流水之氮含量增高由造成排水氮濃度升高之觀點看來 無法忽視。 發明人就此點發現以具有氯含量0.5重量％之含氣塑 膠廢料於焦炭爐回收處理為例，需藉添加強驗如苛性蘇打 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 21 499472 A7 _1 1 .......... B7 ___— 五、發明說明（I9) 至放流水而將氣化銨轉成自由態氨。特別，例如氫氧化納 係添加至氨液，則氨液之氣化錄被轉成無害氣化納及氨， 隨後氨液之氮含量經由於氨去除器内氣化氨去除。 基於此項知識，發明人進行下列具體研究，其中含氯 塑膠廢料與煤乾式蒸错，及氨液之氯化銨藉添加苛性蘇打 轉成自由態氨。 w 塑膠廢料A(氣含量：2.32重量％)及塑膠廢料B(氣含量 :2·19重量％)分別攙混u重量％煤，進給焦炭爐及乾式 蒸顧，所得氨液添加苛性蘇打而去除固定氣。如第1〇圖所 不，氨液之氣濃度由於攙混含氯塑膠廢料於煤而增高。但 如第11圖所示，發現添加苛性蘇打之氨液造成總氮含量被 維持於如同僅有煤接受乾式蒸餾的相同濃度，即使於煤添 加1-2重量％塑膠廢料含2.19_2 32重量％氣於焦炭爐接受乾 式条德之案例亦如此。 經由前述試驗結果，確定於焦炭爐乾式蒸餾含氯塑膠 廢料為例，約90%加熱分解產生之氣類氣體移至氨液，以 及藉由添加苛性蘇打（氫氧化鈉）至所得產物，將氣化鈉轉 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 成氨，然後於氨去除器中氣化於去除氨，可防止海水之氮 濃度。 如此，如前文陳述，經由對焦炭爐做乾式蒸餾方法從 事積極研九做為含氣塑膠廢料之處理方法，發明人發現1) 即使含氯塑膠廢料)系連同煤於2^〇°C -1300°C於焦炭爐乾式 蒸館，大致全部塑膠廢料的氯皆移轉至氣相且未殘留於焦 炭；2)移動至氣相之氯類氣體由爐内側於乾式蒸餾約2〇小 22 — — III — — — — — — - I I I . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499472 A7 B7 五、發明說明（2〇) 請 時期間移動至直管側，故於焦炭被強制屢出時並無任何氯 類氣體殘留於爐；3)大半移動至氣相之氯類氣體藉氨液沖 洗被捕捉於氨液做為氯化録；4)即使氨液循環使用，沖洗 乱液也不會被氯化錄飽和，原因為煤乾式蒸館過程中被加 水；5)於含氯塑膠廢料於煤之攙合物乾式蒸館期間獲得做 為副產物之焦油及輕質油之氣濃度不會成問題，原因為其 未超過蒸館過程的玉作上限；6)於乾式攙混含氯塑膠廢料 於煤及乾式蒸餾攙合物之例，焦炭爐壁之矽氧磚、乾燥器 等不受影響；及7)藉由添加苛性蘇打或其它強驗之氨液而 使氯成分最終變成無害可避免海水之氮濃度升高。 此外，藉此種方法處理比較使用習知事先將塑膠廢料 脫乳方法極為簡單，原因為無需特用脫氣製程設備或步驟 故。於氯含量為3-5重量％之塑膠事先脫氣至不影響設備 之例，亦即脫氣至氯含量為〇·5重量％或以下，可避免需 要脫氯處理設備及其它新穎設施。使用根據本發明之隹炭 爐處理塑膠廢料之方法，藉由加入單純設備用於添㈣需 苛性蘇打使沖洗後氨液中氣化銨變成無害，可有效回收塑 膠廢料。 藉由焦炭爐試驗，確定本發明中當尋常乾式蒸餾及焦 炭係以煤添加氣含量於2.3重量。/。之丨^重量％含氣塑膠廢 料執行時，塑膠廢料之乾式蒸餾產率為約4〇%焦油/輕質 油’約20%焦炭及約40% C0G。特別，大半於焦炭爐熱分 解之塑膠廢料變成氫’甲烷，乙燒.，丙烷及其它高熱量還 #分解氣體且含於焦炭爐氣。回收時，可再度做為產物例 23 A7 五、發明說明（21) 如焦油及輕質油，以及做為能源如燃料氣體。此外，剩餘 石反成分變成焦炭之一部分而可再度用於高爐。如此，可有 效循環利用塑膠廢料。 現在說明本發明之細節。 被抛棄做為工業廢棄物之塑膠廢料係由各廢棄工廠藉 材料性質、含或未含氣系塑膠及異物收集。至於大小及形 狀’塑膠廢料可根據容鈉設施的容量分批組合。進入處理 没施之塑膠廢料可事先於方便進給處理設施如焦炭爐或熱 分解爐之條件加工。例如，藉軋水，去除異物以及精細短 切（至小於約1 〇毫米）而製造成適合焦炭爐或熱分解爐之粒 狀材料。 撤棄為非工業廢棄物之塑膠係由家庭中分類與拋棄的 塑膠廢棄物、不可燃性廢棄物等組成。於社區垃圾收集場 分批’由簽約處理回收塑膠廢棄物之公司轉運至相關處理 設施。於本案例，雖然藉塑膠材料或異物將收集物分批並 不可能’但平均分類後之塑膠組成為約75%可燃物，主要 係由塑膠（含5-10%氣含量）組成，5%磁性金屬，2%鋁，8% 玻璃及其它無機成分（含5%無機成分於可燃成分）及10%水 。當非工業廢棄物型之塑膠廢料進給焦炭爐、熱分解爐或 其它處理設施時，其需事先分類去除構成異物的金屬。收 集得之塑膠廢料進行塑膠袋撕裂、磁力分類、異物去除（ 非磁性材料去除）。此外，非工’業廢棄物型塑膠廢料收集 為薄膜、發泡體及粉末，故單純研·細為規定粒徑所得進料 將具有小體積密度及高蓬鬆度❶由於也含過量粉末，故可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

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州472 五、發明說明（22 ) 1偶爾難以進料。此外，具有小體積密度及大蓬鬆度之塑 膠極難處理’原因為於高溫焦炭爐或熱分解爐附近容易引 燃。因此，事先將含氯塑膠加熱謂。㈡9(rc，於此狀態 加壓然後再冷卻，藉此執行體積縮小與硬化。通過此等操 作處理後，非業塑膠廢料獲得_種可方便進給焦炭爐或 熱分解爐的條件’例如具有灰分含量不高於10% ,氯含量 不高於3·0%，粒徑1〇_7〇毫米，熱量值下限不低於5〇〇〇千 卡/千克，及重金屬不大於1〇/〇。 考慮體積縮小且經過硬化之材料大小，可見於輸送性 做適當設計，於採用焦炭爐為例，與煤的混合程度，連同 煤乾式蒸餾時之焦炭強度，點火風險等。但通常以5-1〇毫 米為適當。用於體積縮小及硬化方法，採用習用樹脂混練 機、轉鼓型加熱器等。 至於本發明用於加熱分解含熱塑膠之氣，採用具有爐 壁結構加熱至6001或以上之氣，其對氯類氣體具有防蝕 性，例如其耐火壁係由矽氧磚、羚羊石磚等製成，此種爐 配備有溶解產生氣體之氨於水的設備以及以該水沖洗廢氣 之單元即足。特別，可為焦炭爐（第2圖），或設置於焦炭 爐之專用熱分解爐。以架設於焦炭爐旁之專用熱分解爐為 例，由熱分解爐產生之熱分解氣體可導引至焦炭爐之直管 ，氨液用於將氣類氣體引進氨液做為氯化銨。 現在，將參照第1及2圖說明‘本發明之具體例。 當塑膠廢料11及煤12於焦炭爐之焦炭腔室1乾式蒸顧 時，產生的氣化氫氣體及氨氣通過焦炭爐腔室2之進給材 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — — — — — — — — — — — — — I— ^ ·1111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 25 499472

五、發明說明（23) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ;斗上方的爐頂空間4，然後經由設置於焦炭爐腔室上方的 直官5至彎官6。氣體溫度於爐頂空間4約為8〇〇c>c&於直管 段約為700°C。 直管材料通常為鑄鐵。雖然氣類氣體於發明人之研究 未見於主官與收集器間造成腐蝕，但由長期防蝕觀點看來 ，叹计較佳考慮主管材料之乾燥器之腐蝕，此處氨氣經水 噴激（沖洗）。又有關焦炭爐的隔板及刀緣，雖然發明人之 研究中即使採用尋常材料也未見腐蝕問題，但考慮長期防蝕性，材料較佳視需要變更，例如改成二項式不鏽鋼或英 康合金（incoloy) 〇 採用於進給塑膠廢料至焦炭爐或架設於旁之熱分解爐 之材料包括於焦炭腔室爐空間或頂空間做添加之方法（例 如JP-A-9-157834)，於焦炭爐腔室底添加之方法（例如jp_ A-9-132782)，及於預先混合煤後進給之方法(例如Jp-A_6_ 228565)。當塑膠廢料僅集中進給規定的焦炭爐腔室時， 較佳方法係使用惰性氣體進行氣流輸送至爐頂空間，然後 使用具有固定配漿能力的儲存料斗將塑膠廢料連同惰性氣 體倒入規定的焦炭爐腔室。進一步，為了防止熱分解氣體 吹出以及大氣空氣進氣等問題，塑膠廢料的進給較佳係於 隔絕大氣狀態下進行。特別，可採用申請人之Jp_A_‘41588 於焦炭爐腔室上方空間進給之方法。 當塑膠廢料於焦炭爐加工日夺，多個焦炭爐腔室中之數 個可用做循環處理塑膠廢料之專用.腔室。特別，於超過100 個焦炭爐腔室組成之焦炭爐中之數個腔室絕對僅用於加熱 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -JP_____ I----訂. 線_- 26 499472

發明說明（24) 處理塑膠廢料，使用循環氨液沖洗於該處藉熱分解產生的 氣類氣體及焦炭爐氣，捕捉焦炭爐氣之氣類氣體於氨液呈 氣化銨，然後添加強驗而釋放氨，使氣成分變得無害。此 種方法可使用類似於全部焦炭爐腔室共同沖洗一焦炭爐之 氨水溶液之設備進行。此種方法使用部分焦炭腔室做為加 熱分解含氣塑膠廢料之專用腔室，因此不似於同一腔室共 同乾式蒸餾含氯塑膠於煤之案例，對焦炭品質劣化與進給 塑膠廢料量的觀點看來不會造成任何限制，因此專用焦炭 爐腔室溫度適合設定於400-1300T：之寬廣範圍。 即使於本例，含氯塑膠廢料可以化學性質等於煤產生 之氣之量處理，因此含氣塑膠廢料可乾式蒸館及於焦炭爐 熱分解達最高占進給煤之26重量％。因煤比重約為塑膠比 重之兩倍，即使具有1〇〇腔室之焦炭爐之34腔室（34%)界定 為絕對僅用於加熱分解含氣塑膠而其餘66個腔室（66%)係 用做煤乾式蒸餾腔室，但理論上可供應足量氨將全部由含 亂塑膠廢料排放的氣氣轉成氣化錄。實際上，考慮反應敦 率，於具有100個焦炭爐腔室之焦炭爐中，至5個腔室（5%) 至10個腔室（10%)限度較佳指定為專用於含氣塑膠加熱分 解用之焦炭爐腔室。 後文解說之方法可採用於測量塑膠廢料之氣含量。重 覆應用四分法至10千克被研細至10-20毫米的塑膠廢料直 到最終分成各20克之典型樣本位置。冷]東軋碎樣品成為粉 末。至於定量分析方法，使用X光·螢光分析獲得粉末之百 分比分析結果。至於定量分析方法，使用離子層析術測量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 27 — — — — — — — — — — — — I- ·! I I I I I ^^ 11111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499472 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7五、發明說明（25) 所得氣化物之氣離子量係根據Jis κ 2541之彈燃燒法之氯 試驗方法「石油及石油產物之硫含量試驗方法」並轉成總 氣含量。基於該結果，界定氯含量為平均值。 本發明中，當含氯塑膠廢料連同煤於同一焦炭爐腔室 加熱分解時，由含氯塑膠廢料計算之進給原料總量介於含 氯塑膠廢料事先攙混原料煤後進給案例與事先未攙混的案 例乏百分比不同。 雖然前文指出，由一般家庭廢棄物分類/回收之含氯 塑膠廢料含有5-1〇重量％氯，但通過隨後之吹風分類以及 其它塑膠廢料乾式分類後氣含量約為2%。此種情況下， 因每噸煤產生約150莫耳氨（每噸煤約2〇〇莫耳），即使含氯 塑膠廢料係以226千克Λ頓煤（=150 X 35.4(氯分子量）/0.02/ 1000)，亦即相對於進給之煤最高為26重·量％，藉此產生 之氯類氣體捕捉為氯化銨。 當濕式分類採用做為前述分類/回收含氯塑膠廢料之 方法時，塑膠廢料之氯含量可變低，比較吹風分類及其它 乾式分類案例可使塑膠廢料之氣含量變低且可處理更大量 含氯塑膠廢料，相反地，塑膠分類產量減低。 煤連同含氣塑膠進料僅需產生含氨及水之焦炭爐氣。 如同尋常焦炭化作業選擇煤類型並不需要。 本發明中，當含氯塑膠為攙混煤及含氣塑膠係於進料 後熱分蘚時，由含氣塑膠廢料占1總進料原料之百分比設定 為〇.05-26重量％範圍。 若含氣塑膠廢料占總進給原料百分比超過26重量0/〇， 本紙張尺度適國家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公爱） 28 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • ----- 線Ρ· 499472 A7 五、發明說明（26) 則原料煤量不足以供給捕捉來自含氣塑膠產生之氯類氣體 與氨液呈氣化銨所需氨量。因此，其上限設定為26重量％ 。若含氣塑膠廢料含量變成低於〇 〇5重量。/。，則使用焦炭 爐做為循環利用塑膠廢料製程之實用效果喪失。 本發明中，當含氣塑膠廢料事先攙混煤，含氯塑膠廢 料於進給後加熱分解時，含氣塑膠廢料占總進給原料之百 分比設定為0.05-1重量％。當含氯塑膠廢料百分比低於〇 5 重量％時，循環利用塑膠廢料製程之實用效果過低。當超 過1重量％時，焦炭強度銳減。 第3圖顯示塑膠廢料添加量與焦炭強度間之關係。 其次說明循環利用含高聚乙烯基氯含量之含氣塑膠廢 料之方法。當由50%聚乙稀基氣組成的含氣塑膠廢料進給 /乾式蒸餾於焦炭爐，比例相對於進給煤量為丨重量％時， 每噸煤產生約80莫耳（=1 〇〇〇〇〇〇 X 〇.〇丨χ 〇 5 χ 〇 57/35*氣 化氫氣（氯分子量：35.4，聚乙稀基氣之氣含量··約57%) 。它方面，由i噸煤產生約15〇莫耳氨，故當i重量％塑膠 廢料相對於本發明進給之煤添加時，即使於塑膠廢料係包 含聚乙稀基氯之例，藉煤乾式蒸鶴塑膠廢料而呈氯化 錢可穩定供給足量氧氣，用於捕捉塑膠廢料藉煤乾式蒸顧 產生之氣化氫氣體呈氣化錄。此外，除了乾式蒸館原料煤 產生之銨外，早期乾式蒸顧原料煤所得氨水溶液儲存且循 環料氨液待喷灑於焦炭爐直管之f段俾便捕捉氯類氣體 為氯化銨。當此項也列入考慮時，可知 、 存在有足量氨（氨 液）來捕捉塑膠廢料產生的氣類氣體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 訂 聲 W i !才 t fj

η % Fi U A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（27) 本發明中’為了確保有足量氨氣可捕捉由塑膠廢料產 生之氣類氣體為氣化銨，煤之用量係可產生氨為產生氯類 氣體之氣莫耳量之1.1至2倍。 雖然也可將煤產生之氨量下限設定為塑膠廢料產生之 氣莫耳量之1.0倍，但較佳設定為M倍俾便徹底捕捉氯成 分為氣化敍。 當氨量超過產生的氣類氣體之氣莫耳量的兩倍時，需 要大量煤來處理塑膠廢料，以及需要加大焦炭爐尺寸。由 於此點不具經濟效益，故上限設定為氣類氣體中之氣莫耳 量的兩倍。處理一噸具有氯含量為2重量％之含氣塑膠廢 料之所需煤量為4 · 1嘲至7.5σ頓。 塑膠廢料相對於煤之添加量係藉下述方法調整。塑膠 廢料已經置於塑膠廢料料斗後，採用進給器調整每單位時 間由料斗配送的塑膠廢料量，藉此調整添加至煤量。 如前文指出，當含氣塑膠於進給焦炭爐之前攙混原料 煤時，於進給塑膠廢料量不大於原料煤之丨重量％案例不 會發生有關焦炭品質低劣問題。用做原料煤之攙混煤組成 及等級係同尋常焦炭化作業，纟中未添加含氣塑膠配料。 當原料焦炭與塑膠廢料於進給焦炭爐之前攙混且乾式 洛餾時，若進給塑膠廢料量超過原料煤之丨重量％，則焦 炭品質低劣。於此案例攙混為原料煤之每等級較佳選擇為 可補償因i給塑膠廢料總成焦炭強度降低者。 以原料煤及塑膠廢料進給焦炭爐及乾式蒸餾而未事先 攙混為例，即使進給塑膠廢料量超過原料煤之丨重量％仍

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·— 0" ----訂· 線·». 遂齊茚A曰慧时轰苟員X.消費合作钍印製 499472 A7 B7 五、發明說明（28 可防止焦炭品質低劣。因此，原料無需特別選擇攙混煤等 級來補償因進給塑膠廢料造成的煤強度下降。 煤通常分類為適合生產高爐焦炭之焦炭化煤以及不適 合於該項用途之非焦炭化煤。實際焦炭爐作業中，焦炭化 煤及非焦炭化煤係以任一攙混比用來獲得預定焦炭品質。 此處所稱非焦炭化煤通常為藉JIS Μ 8801規定之吉司 勒（Gieseler)塑性儀方法進行流動性試驗測得具有最高流 動指數lOddpm之煤，或具有維特财（vitrinite)平均反射比 不大於0.8之煤。 以進給塑膠廢料量超過原料煤之1重量％為例，藉由 與以因進給塑膠廢料造成之焦炭強度減低成比例地降低非 焦炭化煤之攙混比及提高焦炭化煤之攙混比可達成適當焦 炭強度補償。 至於可用於強度補償之焦炭化煤，例如古耶朗 (Goonyella)煤，北古耶朗煤，沙拉吉（Saraji)煤，布魯瑞 克（Blue Creek)煤，魯司卡（Luscar)煤，瑞維赛（Riverside) 煤，艾克紐（Elkview)煤，林瑞克（Line Creek)煤等。 於焦炭爐腔室乾式蒸餾塑膠廢料之例中，溫度同尋常 焦炭爐作業。當於焦炭爐乾式蒸餾煤時最佳溫度通常為 1300°C。原因為聚乙烯基氯、聚亞乙烯基氯等通常於約250 °C進行加熱分解，於約400°C氣化及整體於1300°C分解。 以焦炭爐腔室加熱分解或乾式^餾含氯塑膠廢料與原料焦 炭為例，乾式蒸餾溫度及乾式蒸餾·樣式可於尋常煤乾式蒸 餾期間於操作條件下執行。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 31 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 卿472 A7

五、發明說明（29 ) —----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 可用於捕捉由加熱分解塑膠廢料產生之氣類氣體成為 氯化銨之方法，除了如前述使用循環氨液（氨及煤乾式蒸 餾產生水）循環用於焦炭爐外，使用其它方法產生之含氨 氧體或水溶液而其用量為化學上相當於氯之量且使其與氯 接觸。但氯化錢之昇華點為3 3 7 · 8 °C，塑膠廢料於焦炭掉 或熱分解爐加熱分解後存在高溫態。單純經由接觸氣類氣 體與氨生產氣化銨不足，進一步需要冷卻氣化録避免昇華 。因此以使用氨水溶液為特佳。 線^ 當氨氣或氨水溶液用於捕捉塑膠廢料加熱分解產生之 氣類型廢氣為氣化錄時，雨處理成本使其較佳使用於焦炭 爐專於煤乾式蒸镏時產生的氨水溶液（氨液）。經由塑膠廢 料產生之氣類氣體與氣接觸產生的氣化錄可溶於水。因此 ，經由溶解於水以及經由排放至焦炭爐或熱分解爐外部， 進一步添加強鹼將氣化銨轉成強鹼鹽及氨可使氯成分變得 無害’可防止處理設備受氣類氣體腐蝕，管路因氯化銨黏 著於内面而阻塞的問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當煤於焦炭爐乾式蒸顧時，使塑膠廢料產生的氣類氣 體變成無害所需氣通常係由煤產生。於焦炭爐腔室頂上空 間溫度約為800°C，及氣化氫氣體及其它由塑膠廢料產生 的乳類氣體及氨氣通過爐頂空間，然後通過設置於焦炭爐 腔室上方的直管至直管彎段。於直管端之氣體溫度約為7〇〇 °c。當氨及氣類氣體接受氨液沖洗且於直管彎段冷卻時， 氣類氣體及氨合併於氨液為氣化錢·。 沖洗氨液循環且常見用於焦炭爐之全部焦炭爐腔室。 32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 謂72 五、發明說明（3〇) 其用於焦炭爐之方法（參考第2圖的7)可採用做為沖洗 _法:雖然鑄鐵通常用做直管材料，但至乾燥主要裝置於此 _處氨氣被喷水（沖洗）之管㈣規格視情況而定可考慮腐蚀 加以改變。 .轉明中’ _廢料可使賴分解㈣代焦炭爐進行 熱分解。可藉由架設熱分解爐排放熱分解氣體接觸含氨氣 體單元以及添加強鹼至含氯化銨之水單元於熱分解爐旁達 成。 例如，可採用架設熱分解爐於焦炭爐旁且於熱分解爐 内之塑膠廢料加熱分解後，導引含氯類氣體之熱分解氣體 至焦厌爐之直管段之方法。 ' 其次，強鹼如氫氧化鈉（苛性蘇打16)添加至提取至焦 炭爐或熱分解爐系統外部（參考第丨圖的16)之含氣化銨之 氨液或氨水溶液。藉此，氨液或氨水溶液之氯化銨與氫氧 化納反應變成氣化納及氨。添加之氫氧化納量較佳為氯化 銨之化學當量或略為更大量。若干其它強鹼如氫氧化鉀可 採用替代氫氧化鈉。 氨液之氮含量係藉下述方法控制。氨液之氣化銨藉添 加蘇打至氨液轉成氨及氣化鈉，隨後氮藉由氣化由氨液去 除及於氨去除器去除氨。對氨液之氯化銨濃度所需苛性蘇 打添加比率（莫耳比）經事先計算，如第12圖實例所示，苛 性蘇打係基於氨液之氣化銨濃度測量值以及苛性蘇打添加 率計算值添加。至於每日控制方法、，添加苛性蘇打前後之 總氮含量每日計算數次並進行操作同時驗證總氮含量保持 33 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499472 A7 — _ B7 五、發明說明（31) 於或低於參考值。 如第13圖所示，為了藉由徹底混合苛性蘇打促進反應 ，苛性蘇打經由管路20添加，管路2〇係連結至架設於來源 氨液槽15出口側之氨液唧出泵21的吸取侧。 由於添加苛性蘇打或其它強鹼之氨液或氨水溶液，氯 化銨變成氯化鈉及氨（參考第1圖的17)。此外，氨π係於 氨去除器9分離且付諸有效利用，而剩餘者於接受活化淤 渣處理後排放至海水。氨去除器可為習知類型例如蒸氣氣 體型。 放流水之總氮濃度之測量係根據JIS κ 〇1〇2所述加總 方法及紫外光吸光計量法測量。加總方法中，樣本添加氫 氧化鈉及蒸餾，分解氨離子及部分有機氮化合物產生之氨 被去除，狄瓦拉氏（Devarda’s)合金添加入其中還原亞确酸 離子及硝酸離子成為氨，氨藉蒸餾分離，氮量藉酞⑫酚藍 吸光計量方法測定。另外，樣本添加硫酸銅、硫酸鉀及硫 酸並加熱進行分解及改變有機氮化合物成為銨離子，接著 呈鹼而蒸餾及分開樣本所含銨離子，藉酞⑫酚藍吸光計量 法測定氮量。該方法係經由組合此量與對應早先所見亞硝 酸離子及硝酸離子之氮量計算總氮濃度。 紫外光吸光計量法中，總氮含量係藉下述方法分析。 樣本添加過氧基《^硫酸钟驗性溶液及加熱至約12 〇 ，將 氮化合物轉成硝酸離子及分解有機物質。於溶液之？11調 整至2-3後，藉測量硝酸離子於220·亳微米波長之吸光進行 測定。因樣本之有機物質容易分解且數量小，故此種方、去 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----- 線擎

499472 A7 B7 五、發明說明（32) 比較前述加總法簡單。 也可根據如此測量得之放流水氮濃度之週期性起伏波 動調整苛性蘇打添加量。 中、先後氨液所含焦油成份藉傾析由水成份分離（參考 >圖〜之8)因刀離後焦油層份含約殘氨液，其包括 孔錄仁通吊/辰度不成問題。當處理之塑膠廢料量大且隹 油之氣成份濃度超㈣許限度時，焦油之氯成份濃度較佳 同^使用離。機等脫水來維持於未添加塑膠廢料時的相 ☆於塑膠廢料經過乾式蒸餘及於焦炭爐加熱分解後，隹 厌去除作業、焦炭爐氣 爐作業進行。 …心收及其使用可如習知焦炭 實例 含氣系樹脂之塑膠廢料研細至約1〇毫米，使 練機縮小其容積。容積縮小溫度為約12代，原因為虫祕 =生：故。切成直徑約10毫米及於輸送帶上吹風冷卻： 事先圖所示攙混⑽合煤並進給具有_焦炭爐腔室 之焦厌爐組之焦炭爐腔室。進給焦炭爐係藉習知_炭 之相同方法由焦炭爐頂進行。採用 、y 焦炭生產。總乾式蒸館時間為2G小時。㈤式同習知 本紙張尺度翻Μ目家鮮（CNS)A4規格（210^7公爱）_ -35 A7 -----— B7五、發明說明（33 )

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----- ia 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於乾式蒸顧後，由焦炭煤腔室被強制軋出之焦炭強度 於焦炭之轉鼓強度測定符合JIS K 2>51(經15〇轉後+15毫 米）為84或以上時評估為〇，低於84時評估為χ。輕質油 之氣濃度為lOppm或以下時評估為〇，及高於1〇ppm時評 估為X。沖洗之捕捉比於90%或以上時評估為〇，低於9〇% 時δ平估為X。藉添加苛性蘇打及蒸氣汽提去除氨之廢水稀 釋40倍’當稀釋後放流水之氮濃度為2〇亳克/升或以下時 評估為〇，及當高於20毫克/升時評估為X。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 36 線»-

11 — ！1-裝 i . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) J-T 線- A7 五、發明說明（34) 實例1 - 8中，& & 第Η圖顯亍對隹添加塑谬廢料至焦炭爐作業影響。 m ^ …厌爐生產力的影響。藉添加1-2重量％_ .時間大致同僅添加-例以及添加塑㈣ •體積密度力無影響。但因塑膠廢料之 ， 田，、添加至煤時，進給焦炭爐時之體積密度 低此外，因添加塑膠廢料降低原料煤之進給量，故焦 炭生產力下降，但其效果輕微。 …、 第15圖顯示添加塑膠廢料時進給煤量散開。添加塑膠 廢料未造成進給煤量散開的增加故不影響進給做業。^ 第16圖顯示添加塑膠廢料時煤之氣體壓力。煤内部氣 壓不因添加塑膠廢料造成改變。 第Π圖顯示添加塑膠廢料時碳黏著。未見因添加塑膠 廢料造成黏著碳量的增加。 本發明使用於煤乾式蒸餾期間產生的煤氣等所含氨氣 將進給原料，包括含氣樹脂、含氯有機化合物或含該等物 質之塑膠廢料加熱分解產生的氣化氫及其它氯類氣體轉成 氯化銨，溶解產生的氣化銨與氨液，於排放後使用氫氧化 鈉分解去除氮，故含氯樹脂、含氯有機化合物或含該等物 質之塑膠廢料組成的進給材料可進一步藉加熱分解而未增 加排放氨液之氮含量，如此可再度用做氣體或再用做焦炭 原料。

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 499472 A7 五、發明說明（35) 1，2…焦炭爐腔室 4.. .爐頂空間 5.. .直管 7.. .焦炭爐 8…傾析 9.. .氨去除器 20.. .管 元件標號對照 6.. .彎管 11.. .塑膠廢料 12···煤 15.. .來源氨液槽 16…苛性蘇打 17···氨 21.. .氨液唧出泵 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------ 訂---- 線»- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 38

Claims (1)

1. I I A8 B8 C8 D8 499472 公告本 六、申請專利範圍 第881 12775號專利申請案 申請專利範圍修正本 91年4月25曰 1 · 一種用於處理含氣樹脂、含氯有機化合物或含有該等物 質之塑膠廢料之方法，其特徵在於由加熱分解含氯樹脂 、含氣有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料所產生的 含氣類氣體之熱分解氣體與含氨氣體或液體接觸，該熱 分解氣體之氟組份在水中形成氯化銨，以及添加強鹼至 含氣組份之水而使該氣組份成為一強鹼鹽。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中該含氣樹脂、含氯 有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料之氣含量係不 低於0.5重量％。 3· —種用於處理含氣樹脂、含氣有機化合物或含有該等物 質之塑膠廢料之方法，其特徵在於由加熱處理含氣樹脂 、含氣有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料所產生的 包含氣類氣體之熱分解氣體與於煤之乾式蒸餾煤過程 中所產生的含氨煤氣接觸，使熱分解氣體之氣組份在氨 液中形成氣化錢，以及添加強驗至該氨液而使該氣組份 成為一強驗鹽。 4·如申請專利範圍第3項之方法，其中該含氣樹脂、含氣 有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料之氯含量係不 低於0.5重量％。 5·如申請專利範圍第！至4項中任一項之方法，其中該強鹼 為氫氧化鈉以及該強鹼鹽為氣化鈉。 6·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該含氣樹脂、含氯 有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料係於焦炭爐内 (請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) 訂—

   39 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 乾式蒸餾。 7·如申請專利範圍第1項之方法，其中該含氣樹脂、含氣 有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料係與煤一同乾 式蒸顧。 8·如申請專利範圍第1項之方法，其中該含氣樹脂、含氣 有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料係於具有多個 焦炭爐腔室之焦炭爐之某些焦炭爐腔室内加熱分解，產 生的含氣類氣體之加熱分解氣體與循環通過焦炭爐之 氨液接觸，以及該熱分解氣體之氣組份在氨液中形成氯 化銨。 9·如申請專利範圍第7項之方法，其中該含氣樹脂、含氯 有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料係以不低於煤 之0.05重量％及不高於煤之26重量％之比例攙混，以及 乾式蒸餾用於加熱分解。 1〇·如申請專利範圍第7項之方法，其中該含氯樹脂、含氯 有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料係以不低於煤 之0.05重量％及不高於煤之1重量％之比例與煤攙混以 及以乾式蒸餾產生焦炭。 11· 一種用於處理含氣樹脂、含氣有機化合物或含有該等物 質之塑膠廢料之方法，其特徵在於該含氣樹脂、含氯有 機化合物或含有該等物質之塑膠廢料經加熱分解，煤之 乾式蒸餾過程中產生之氨用於將產生氣類氣體在氨液 中形成氣化銨，及使用之煤量為排放之氨係占產生的氣 類氣體中氯總量之1.1至2倍。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可I :線丨 40 499472 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 12.如申請專利範圍第1項之方法，其中該含氣樹脂、含氣 有機化合物或含有該等物質之塑膠廢料係經加熱以減 少體積以及加熱分解前硬化。 .....—..... (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·、-Ί— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 41