(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱分解装置により廃プラスチックを熱分解させた場合に発生する廃ガスの処理装置であって、該廃ガスを油分及び固形粉と塩化水素とに分離除去するための、下部にスプレイ式冷却部を上部に漏れ棚式洗浄部を有する冷却洗浄塔、分離された油分及び固形粉を混合均質化するための攪拌装置と槽本体を加熱保温するためのジャケットを備える洗浄液受槽、及び残存ガス中の塩化水素を除去する吸収洗浄塔、から構成されることを特徴とする廃ガス処理装置。
【請求項２】
スプレイ式冷却部が、外壁に油分の凝結付着を防止するための加熱保温構造を備えていることを特徴とする請求項１記載の廃ガス処理装置。
【請求項３】
熱分解装置から冷却洗浄塔までに３００〜３５０℃に加温した配管ラインを備えた請求項１又は２記載の廃ガス処理装置。
【請求項４】
廃プラスチックの熱分解により発生する高温廃ガスを、冷却洗浄塔の下部のスプレイ式冷却部で急冷・凝結させ、上部の漏れ棚式洗浄部にて洗浄して油分及び固形粉を分離し、次いで分離された油分及び固形粉を含有する廃液を洗浄液受槽において加熱保温し、かつ混合均質化して分離回収すると共に、残存ガス中の塩化水素を吸収洗浄塔にて除去することを特徴とする廃ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃ガスの処理装置及び処理方法に関し、更に詳しくは、廃棄プラスチックを熱分解する過程で発生する油分、カーボン及びポリマー等の固形粉、塩化水素、その他の可燃性ガスを含有する廃ガスの処理装置とその処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業系及び一般系廃棄物の中の破棄プラスチックは、増加する一方であるが、その焼却、埋め立て等処理処分に伴う環境汚染の問題は益々深刻化してきている。特に焼却処理におけるダイオキシンの発生は大きな社会問題となっている。
【０００３】
この廃棄プラスチック処理の一つとして、最近、塩化ビニル系材料を分別除去したり、３００〜４００℃の比較的低温下で分解し、脱塩素処理した後、油分を安全かつ高品質な固形燃料の形で回収利用する方法が検討実用化されてきている。このうち、熱分解し固形燃料化する処理方式においては、塩化水素とともに相当量のガス状の高沸点炭化水素、ミスト状油分、カーボン及びポリマー等の固形粉を含有した高温の廃ガスが発生する。この廃ガスは、通常、サイクロン方式等のガス・固液分離装置に供給されて廃ガス中に含まれる油分類、カーボン粉等が分離除去された後、水洗式の冷却塔にて５０〜６０℃以下に冷却され、次いで水洗式の吸収塔にて含有する塩化水素が除去されることにより処理されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これまでのサイクロン方式のガス・固液分離処理においては、分離能が十分でなく、また、廃ガスが高沸点のガス状及びミスト状油分を多量に含む他、カーボン及びポリマー等の固形粉も相当含んでいるため、これらが装置内で分離蓄積する過程で混合してしまい、通常施工される保温では放熱によって温度が降下して油分類の流動性が低下し、これらの材料が粘着、固形化する結果、流路を遮蔽したり分離した油分類の抜き出しが困難となったりする状況が生じていた。更に、この分離装置の前後の配管ラインにおいても同様な現象により油分等の付着物の蓄積による流路の遮蔽が発生していた。このため、頻繁に分離装置及び配管ラインを解体して、蓄積、遮蔽した付着物を除去清掃することが必要となり、長期間の安定的な処理運転ができない等の問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、廃ガスのより連続的で且つ効率的な処理法を鋭意検討した結果、熱分解装置から発生した廃ガスを、高温を保持した冷却洗浄方式を適用することにより、これらの問題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、熱分解装置により廃プラスチックを熱分解させた場合に発生する廃ガスの処理装置であって、該廃ガスを油分及び固形粉と塩化水素とに分離除去するための、下部にスプレイ式冷却部を上部に漏れ棚式洗浄部を有する冷却洗浄塔、分離された油分及び固形粉を混合均質化するための攪拌装置と槽本体を加熱保温するためのジャケットを備える洗浄液受槽、及び残存ガス中の塩化水素を除去する吸収洗浄塔、から構成されることを特徴とする廃ガス処理装置を提供するものである。
【０００７】
また、本発明は、廃プラスチックの熱分解により発生する高温廃ガスを、冷却洗浄塔の下部のスプレイ式冷却部で急冷・凝結させ、上部の漏れ棚式洗浄部にて洗浄して油分及び固形粉を分離し、次いで分離された油分及び固形粉を含有する廃液を洗浄液受槽において加熱保温し、かつ混合均質化して分離回収すると共に、残存ガス中の塩化水素を吸収洗浄塔にて除去することを特徴とする廃ガス処理方法を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の廃ガス処理装置は、該廃ガスを油分及び固形粉と塩化水素とに分離除去すための冷却洗浄塔（図１）と、残存ガス中の塩化水素を除去する吸収洗浄塔（図２）から構成されるものであるが、その構造と作用について以下に説明する。
【０００９】
本発明の廃ガス処理装置においては、廃プラスチックの熱分解装置、例えば熱分解固形燃料化装置等からの分解廃ガスは、下部にスプレイ式冷却部４、上部に漏れ棚式洗浄部５を有する冷却洗浄塔２の底部に直接供給される。
【００１０】
ここで、熱分解装置から冷却洗浄塔２までの配管ライン２５は、最短とするとともにバンドヒータ等で加熱保温し、廃ガスを所定の温度に保持するのが好ましい。即ち、放熱分を補う程度の外部加熱により、廃ガス温度を熱分解装置での分解温度に近い３００〜３５０℃に保持するのが好ましい。廃ガス中には、沸点１５０〜５００℃、炭素数Ｃ８〜Ｃ４０の広範な油分類が含まれるが、廃ガス温度を３００〜３５０℃に保持することにより、ミスト状油分の粘性、付着性を下げると同時にガス状油分の凝結を抑えることができ、これらの油分とカーボン及びポリマー等の固形粉との混合、結合による凝結、粘着の発生を防止することができる。これにより、配管ラインにおける油分等の凝結物の付着蓄積による流路の詰まりを無くすことができる。
【００１１】
熱分解装置からスプレイ式冷却部４の底部に投入された廃ガスは、上昇しながらスプレイノズル３６から噴霧し流下する数百ミクロンの常温の洗浄水と数秒間接触し、６０〜１００℃まで冷却される。この冷却により、含有する炭素数Ｃ９以上の大部分の油分が凝縮すると共に、洗浄効果によりこの油分の他併せてカーボン及びポリマー等の固形粉も排水中に分離除去される。尚、ここで用いられる洗浄水は、水の他、本廃ガス処理過程で生成される塩酸水溶液も循環して使用することができる。
【００１２】
次いで、冷却処理された廃ガスは、上昇し、塔上部の漏れ棚式洗浄部５に入り、塔頂部スプレイノズル３５より噴霧された洗浄水と、多孔を有する漏れ棚を通って流下する洗浄水で各段で接触し更に冷却され、主として炭素数Ｃ９以下の低沸点ガス状炭化水素が凝縮し、上記のスプレイ部で分離除去されなかった微細なミスト状油分が、カーボン及びポリマー等の固形粉と共に洗浄除去され排水中に分離除去される。ここで、漏れ棚は、複数段、例えば３〜５段設けるのが好ましい。また、漏れ棚は、数ミリ程度、好ましくは３〜１０ミリ径の多孔を有するものが洗浄水と廃ガスの接触効率及び目詰まり防止の点から好ましい。尚、ここで用いられる洗浄水もまた塩酸水溶液を循環使用できる。
【００１３】
ここで、冷却洗浄塔２は、堅型円筒式のものが好ましい。また、冷却洗浄塔、特にスプレイ式冷却部本体の内壁面は、通常の保温では温度低下が起こることによって内壁に接する廃液中の油分類の粘性が増加し付着蓄積してくる。この種の油分の温度による粘性について調査したところ、４０℃前後ではどろっとしたヘドロ状のものが、５５℃では粘度約２９００センチポイズとなり付着性も低下することが実験的に確認された。このため塔本体、特にスプレイ式冷却部には、外壁に当該油分の凝結付着を防止するための加熱保温構造、例えばジャケット２８を設けて熱媒加熱により油分の流動性が確保できる６０℃以上に保持できるようにするのが好ましい。
【００１４】
冷却及び洗浄後の排水は、塔の底部、即ちスプレイ式冷却部の下部に設けた洗浄液受槽３に収容される。そして、洗浄液受槽３では、冷却洗浄塔２の本体と同様にジャケット構造２９とし、熱媒加熱と攪拌装置により、油分やカーボン及びポリマー等の固形粉を含有する廃液を６０℃以上に加熱保温し、かつ混合均質化するのが好ましい。これにより、受槽の本体内面及び底面への油分類の固着蓄積を防止するとともに、油水分離工程へのポンプによる安定した連続供給が可能となる。また、分離回収された油分は、適宜、貯蔵、再利用に供される。
一方、冷却洗浄塔で大部分の凝縮性油分、カーボン及びポリマー等の固形粉が除去精製された残存ガスは、塔頂部より排出され、含有する塩化水素を除去するため吸収洗浄塔へ送られる。
【００１５】
吸収洗浄塔６は、ラスシリング等のセラミックス製の充填物７が配置された充填式であるのが好ましい。塔下部に供給された廃ガスは充填材中を上昇しながら、塔上部スプレイノズル３７より散水流下する洗浄水と接触し、含有する塩化水素が吸収除去される。ここで用いられる洗浄水もまた塩酸溶液を循環使用できる。
【００１６】
更に、残存する可燃性成分（一酸化炭素、炭素数Ｃ４以下の炭化水素等）、及び含有する悪臭及び有害性ガスは廃ガス焼却炉に供給されて焼却無害化処理されて大気放出される。
【００１７】
【実施例】
次に、全体構成図３を用いて、本発明の廃ガス処理装置を更に具体的に説明する。
【００１８】
廃プラスチック（塩化ビニール約３．６％含有）約２５０ｋｇ／ｈを処理する脱塩素押出燃料化装置１において、温度３５０℃、高沸点炭化水素及びミスト状油分３．８ｋｇ／ｈ、カーボン及びポリマー様固形粉０．２ｋｇ／ｈ、塩化水素３．７ｋｇ／ｈを含む可燃性の廃ガス約２５．２ｋｇ／ｈが発生する。燃料化装置１のベントより生じるこの廃ガスは、バンドヒーターで加熱保温構造の配管２５を経て温度３００〜３５０℃に保持された状態で冷却洗浄塔２へ供給される。
【００１９】
冷却洗浄塔２の下部のスプレイ式冷却部４に供給された廃ガスは上昇しながら給水槽１９、ポンプ２４により供給される常温の補給水とポンプ２２、配管４４を経て循環供給される濃度約６％、温度約３７℃の塩酸水溶液と合流し、調圧弁３３及び上部スプレイノズル３６を通して噴霧される洗浄水約２０６ｋｇ／ｈと接触し６０℃程度まで急冷され、大部分の高沸点炭化水素分が凝縮すると同時に大部分の油分とカーボン及びポリマー等の固形粉が洗浄除去される。スプレイ式冷却部４に次いでこのガスは上部の漏れ棚式洗浄部５に送られる。数ミリの孔径を有する多孔板３段よりなる構造であり、廃ガスは上昇しながら上部スプレイノズル３５を通して噴霧され流下してくる約８５ｋｇ／ｈ、温度３７℃、塩酸濃度約６％の循環使用される洗浄水と各漏れ棚で接触し、更に５０℃程度まで冷却されるとともに残存する凝縮及びミスト状の油分、カーボン及びポリマー等の固形粉が洗浄除去される。冷却洗浄塔２の本体はジャケット構造２８になっており熱媒加熱装置１８からポンプ２３を経て供給される約１００℃の熱媒を通すことにより６０℃程度に加熱保温されており油分類の本体内面への付着蓄積を防いでいる。また、この冷却洗浄塔２においては、廃ガス中に含まれる塩化水素の全量の約３０％程度も同時に洗浄除去される。
【００２０】
冷却洗浄塔２で処理された残存ガスは、塔上部より吸引排気され吸収洗浄塔６へ供給される。吸収洗浄塔６はラシヒリング７を使用した充填式である。塔下部に供給された残存ガスは充填材中を上昇しながら、塔上部スプレイノズル３７より散水流下する約９５ｋｇ／ｈ、塩酸濃度６％の循環使用される洗浄水と接触し、含有する塩化水素約２．７ｋｇ／ｈが吸収除去され塩化水素濃度５０ｐｐｍ以下の排ガスとなる。次いで排気ポンプ８を経て排ガス焼却炉９に供給され残存する可燃性成分（一酸化炭素、炭素数Ｃ４以下炭化水素等）、及び含有する悪臭及び有害性ガスが焼却、無害化処理されて大気放出される。このとき排ガスは約５０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３の発熱量を有するためスチームとして熱回収される。
【００２１】
冷却洗浄塔２で生じる洗浄排液は流下し塔底部に直結して設けられた洗浄液受槽３に収容される。洗浄液受槽３は、攪拌装置２０を備えており、本体はジャケット構造２９となっている。槽本体は、このジャケットに熱媒加熱装置１８から供給される約１００℃の熱媒を通すことにより６０℃程度に加熱保温される。収容された洗浄排液は、攪拌装置２０により混合均質化され油分、カーボン及びポリマー等の固形粉が分離しないようにあるいは塊状化しないように分散状態とする。これらの操作により槽本体の内壁への油分類および重質固形粉等の付着蓄積を防ぐとともに塊状固形化した材料等による配管の遮蔽等を生じさせることなく洗浄排液は、配管２６、排液ポンプ１０を経て所定量を安定かつ自動的に抜き出される。このとき当然のことながら配管ラインはバンドヒータ等で加熱保温され６０℃程度に保持されている。
【００２２】
次いでこの洗浄排液は比重差分離方式の油水分離器１１に送られ、上部に数％の水分を含んだ約４．２ｋｇ／ｈの油分類が下部に濃度約６．３％、２９５ｋｇ／ｈの塩酸水溶液が各々分離される。また、極少量含まれる重質の油分類、ポリマー様固形粉等が分離器の底部より分離除去される。上部より分離された油分は、配管２７を経て回収油タンク１３に貯蔵、利用に供せられる。この処理操作における油分分離器１１、配管２７、回収油タンク１３はいずれも油分の流れ性を確保するため６０℃以上を保持するように加熱保温構造としている。
【００２３】
一方、分離された塩酸水溶液は、冷却器１５にて３７℃程度まで冷却され吸収洗浄塔６からの洗浄排水と合流し、約３９２ｋｇ／ｈ、塩酸濃度約６．９％となり排水浄化装置１６に送られる。ここでこの排水は、微量に含有する油分等が除去処理された後、循環槽１７に収容される。ここでは、排水は、約５４ｋｇ／ｈ、所定濃度の塩酸としてポンプ２１にて排出され再利用される一方、一部は、流出分に相当する補給水にて希釈、ポンプ２２、配管３９、４０を経て返送されて、冷却洗浄塔２および吸収洗浄塔６の洗浄水として循環使用される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の廃ガス処理装置によれば、廃プラスチックの熱分解装置から発生した廃ガス中の塩化水素を効率的に除去できると共に、当該廃ガス中に含まれる油分、カーボン及びポリマー等の固形粉を粘着、固形化することなく回収することができ、システムの長期間の安定操業を可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃ガス処理装置における冷却洗浄塔を示す構成図である。
【図２】本発明の廃ガス処理装置における吸収洗浄塔を示す構成図である。
【図３】本発明の廃ガス処理装置の全体を示す構成図である。
【符号の説明】
１：脱塩素押出燃料化装置
２：冷却洗浄塔
３：洗浄液受槽
４：スプレイ式洗浄部
５：漏れ棚式洗浄部
６：吸収洗浄塔
７：ラシヒリング
８：排気ポンプ
９：排ガス焼却炉
１０：排液ポンプ
１１：油水分離器
１２：排液ポンプ
１３：回収油タンク
１４：ポンプ
１５：冷却器
１６：排水浄化装置
１７：循環槽
１８：熱媒加熱装置
１９：給水槽
２０：攪拌装置
２１〜２４：ポンプ
２５〜２７：ヒータ加熱配管
２８〜３１：ジャケット
３２〜３４：調圧弁
３５〜３７：スプレイノズル
３８〜４４：配管
ａ：浄化廃ガス
ｂ：回収油分
ｃ：回収塩酸
ｄ：回収固形物
ｅ：補給水
ｆ：スチーム
【図１】
0003621597.tif 000002
【図２】
0003621597.tif 000003
【図３】
0003621597.tif 000004