(57)【要約】【課題】本発明は、プラスチック等の合成樹脂から合成ガスを製造するための合成樹脂の処理方法を提供する。【解決手段】本発明は、ハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂からハロゲン元素含有樹脂を分離することなく、半溶融状態にある合成樹脂を合成ガス製造用ガス化炉に適した形状に造粒する処理を施した後、部分酸化により合成ガスを製造するための合成樹脂の処理方法であるため、使用済みプラスチックのケミカルリサイクル法を容易に、低コストで行なうことができる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂から、部分酸化により合成ガスを製造するための合成樹脂の処理方法であって、
（ａ）ハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂を破砕する工程と、
（ｂ）工程（ａ）で破砕された合成樹脂から異物を除去する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）で異物が除去された合成樹脂を合成ガス製造用ガス化炉の供給に適した形状に加工する工程と、
（ｄ）工程（ｃ）で得られた合成樹脂を部分酸化による合成ガス製造用ガス化炉に供給する工程
を有することを特徴とする合成樹脂の処理方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）において、ハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂を最大長が１５０ｍｍ以下となるように破砕することを特徴とする請求項１記載の合成樹脂の処理方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）が磁力選別装置及び／又は風力選別装置を用いて行われることを特徴とする請求項１又は２記載の合成樹脂の処理方法。
【請求項４】
前記工程（ｃ）で得られる合成樹脂が、溶融法により造粒物に加工されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の合成樹脂の処理方法。
【請求項５】
前記工程（ｃ）で得られた造粒物から１０ｍｍを超える径を有する造粒物を選別し、選別された造粒物の径が１０ｍｍ以下となるように破砕し、得られた１０ｍｍ以下の造粒物を、前記工程（ｃ）で得られた１０ｍｍ以下の造粒物と混合して、合成ガス化製造ガス炉に供給することを特徴とする請求項４記載の合成樹脂の処理方法。
【請求項６】
前記工程（ｄ）において、前記合成ガス製造用ガス化炉に供給する合成樹脂の径が１０ｍｍ以下、かつ、嵩密度が０．３ｇ／ｍｌ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の合成樹脂の処理方法。
【請求項７】
（ａ−１）ベール状の一般廃棄物を破砕機に導入し破砕する工程と、
（ｂ−１）破砕物から磁力選別装置を用いて鉄を除去する工程と、
（ｂ−２）磁力選別装置を用いて鉄を除去した破砕物から風力選別装置を用いて陶器、土類等の異物を除去する工程と、
（ｃ−１）異物が除去された合成樹脂を、溶融法により造粒する工程と、
（ｃ−２）工程（ｃ−１）において造粒された造粒物から異物を除去する工程と、
（ｃ−３）工程（ｃ−２）において異物が除去された造粒物から、篩により径１０ｍｍを超える造粒物を選別する工程と、
（ｃ−４）工程（ｃ−３）において選別された径が１０ｍｍを超える造粒物を破砕して、径が１０ｍｍ以下にする工程と、
（ｃ−５）工程（ｃ−４）において径が１０ｍｍ以下に破砕された造粒物を、前記工程（ｃ−３）において得られた径が１０ｍｍ以下の造粒物と混合する工程と、
からなるハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック等の合成樹脂から合成ガスを製造するための合成樹脂の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業廃棄物や家庭から排出される一般廃棄物としてプラスチック等の合成樹脂が急増しており、地球環境の面から使用済みプラスチックについて再利用する必要性がクローズアップされている。再利用する方法として、マテリアルリサイクル法、ケミカルリサイクル法、サーマルリサイクル法等があり、例えば、製鉄時の還元剤として使用する方法等が提案されている。
【０００３】
使用済みプラスチックの中には、塩化ビニル樹脂や塩化ビニリデン樹脂、あるいはハロゲン系難燃剤を含む難燃樹脂等のハロゲンを含有する樹脂を含有しているものがあり、製鉄時の還元剤に使用する場合、塩素等のハロゲンを含有する樹脂を分別する必要があった。
【０００４】
また、その他にも、ケミカルリサイクル法等を行なう為には、使用済みプラスチックを造粒する必要がある。例えば特許公開２００１−２１９４２５ではポリオレフィン系のみが造粒できる条件下で造粒し、非造粒物である塩素含有樹脂を乾式分離手段で分離する方法が提案されているが、このように、従来の使用済みプラスチックの再利用方法では、ハロゲン元素含有樹脂を分離する必要があったために、いずれも処理工程が煩雑になり、経済的ではない等の問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂からハロゲン元素含有樹脂を分離せずに処理した後、部分酸化により合成ガスを製造するための合成樹脂の処理方法を見出し、本発明に至った。
【０００６】
【課題を解決する手段】
本発明は、ハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂からハロゲン元素含有樹脂等を分離せずに、ケミカルリサイクル法に適したハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂の処理方法を提供する。
【０００７】
即ち、本発明は、ハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂から、部分酸化により合成ガスを製造するための合成樹脂の処理方法であって、
（ａ）ハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂を破砕する工程と、
（ｂ）工程（ａ）で破砕された合成樹脂から異物を除去する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）で異物が除去された合成樹脂を合成ガス製造用ガス化炉の供給に適した形状に加工する工程と、
（ｄ）工程（ｃ）で得られた合成樹脂を部分酸化による合成ガス製造用ガス化炉に供給する工程
を有することを特徴とする。これにより、ハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂からハロゲン元素含有合成樹脂を分離せずに処理した後、部分酸化により合成ガスを製造することができるため、使用済みプラスチックのケミカルリサイクル法を容易に、低コストで行なうことができる。また、製造された合成ガスは、有機合成化学産業において重要な基礎原料として有効に再利用される。
【０００８】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の合成樹脂の処理方法における各工程の関係を示す図である。
【０００９】
工程（ａ）は、ハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂を破砕する工程である。工程（ａ）で使用する合成樹脂は、ハロゲン元素を含有する合成樹脂であれば特に限定されない。以下に、本発明の合成樹脂の処理方法についてハロゲン元素含有樹脂を含む使用済みプラスチックを例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１０】
工程（ａ）の破砕工程においては、一般廃棄物系のハロゲン元素含有樹脂を含む使用済みプラスチックはベール状に圧縮減容された状態にあることが多いため、ベールを開梱した後、破砕機に導入することにより使用済みプラスチック等を破砕することができる。また工場、事業所等から排出される産業廃棄物系のハロゲン元素含有樹脂を含む使用済みプラスチックも同様に破砕機等により破砕すればよい。破砕された使用済みプラスチックの大きさは特に限定されないが、最大長が１５０ｍｍ以下であることが好ましくは、より好ましくは７５ｍｍ以下である。
【００１１】
工程（ｂ）は、工程（ａ）で破砕された合成樹脂から異物を除去する工程である。工程（ｂ）における異物とは、鉄や、銅、アルミニウム等の非鉄金属、土砂、ガラス、陶磁器類等の無機物、木、紙類等である。工程（ｂ）は、工程（ａ）において得られた粉砕物から磁力選別装置を用いて鉄を除去する工程（ｂ−１）と、工程（ｂ−１）において磁力選別装置を用いて鉄を除去した粉砕物から風力選別装置を用いて陶器、土類等の異物を除去する工程（ｂ−２）からなることが好ましい。なお、工程（ａ）で破砕された使用済みプラスチックから、鉄系の異物の除去には磁力選別装置を用いることが好ましく、銅、アルミニウム等の非鉄金属の除去には渦電流選別装置を用いることが好ましい。また、土砂、ガラス、陶磁器類等の無機物等の比較的比重の大きい異物の除去には風力選別装置が好ましく用いられる。
【００１２】
工程（ｃ）は、工程（ｂ）で異物が除去された合成樹脂を合成ガス製造用ガス化炉の供給に適した形状に加工する工程である。工程（ｃ）における造粒加工において得られる造粒物の大きさは特に規制されるものではなく、後述する工程（ｄ）におけるガス化工程に使用する合成ガス製造用ガス化炉に供給する手段により大きさを決めればよいが、一般的には合成ガス製造用ガス化炉への供給方法、ガス化炉での燃焼等を考慮して径を１０ｍｍ以下にするのが好ましい。
【００１３】
工程（ｃ）における合成樹脂の形状加工としては、合成樹脂の造粒加工であることが好ましい。工程（ｃ）は、工程（ｂ）において異物が除去された合成樹脂を溶融法により造粒する工程（ｃ−１）と、工程（ｃ−１）において造粒された造粒物から異物を除去する工程（ｃ−２）と、工程（ｃ−２）において異物が除去された造粒物から篩により径が１０ｍｍを超える造粒物を選別する工程（ｃ−３）と、工程（ｃ−３）において選別された径が１０ｍｍを超える造粒物を破砕して、径が１０ｍｍ以下にする工程（ｃ−４）と、工程（ｃ−４）において径が１０ｍｍ以下になるように破砕された造粒物を、前記工程（ｃ−３）において得られた径が１０ｍｍ以下の造粒物と混合する工程（ｃ−５）とからなることが好ましい。工程（ｃ）において造粒工程を定常的に操業するためには、工程（ｂ）と工程（ｃ−１）との間に貯蔵タンクを設けることが好ましく、工程（ａ）において適度な大きさに破砕され、工程（ｂ）において異物が除去されたプラスチックは造粒槽に供給されることが好ましい。
【００１４】
工程（ｃ−１）における異物が除去された合成樹脂の造粒方法は、合成樹脂を加熱凝縮する溶融法、あるいは加圧して圧縮する方法のいずれの方法を用いても構わない。合成樹脂のガス化工程に使用する合成ガス製造用ガス化炉への供給方法を考慮すると、造粒物の嵩密度をある程度大きく造粒することができる溶融法を用いることが好ましい。溶融法による場合、使用済みプラスチックを流動性が出るまで加熱して、溶融状態で単孔あるいは多孔から押出し成形して所望の大きさに切断する方法がある。しかし、使用済みプラスチックの場合、流動開始温度の異なる合成樹脂が混在するために、例えばポリエチレンとポリ塩化ビニル及びポリエステルが混在する場合には、ポリ塩化ビニル及びポリエステルが流動開始する温度まで高温にするとポリエチレンが分解したり、流動性が過剰な状態になり押出し成形ができないという問題や、前工程（ｂ）において鉄等の異物が完全に除去されていない場合に、押出し成形機を破損してしまう等の問題がある。
【００１５】
一方、半溶融状態にある使用済みプラスチックに冷却剤を投入して急速に温度を低下させることにより、使用済みプラスチックを造粒する溶融法を採用した場合には、このような問題はなく、造粒された造粒物はガス化に適した形状と嵩密度を有しており好適である。大きさは造粒物の最大径が１０ｍｍ以下であることが好ましく、径が８ｍｍ以下であることがより好ましい。造粒物の径のコントロールは冷却剤を投入する際の半溶融状態にある使用済みプラスチックの温度及び／又は冷却剤の投入量を調節することにより可能である。造粒物の嵩密度は特に規制されるものではないが、一般的には０．３ｇ／ｍｌ以上、より好ましくは０．３５ｇ／ｍｌ以上である。造粒時に使用する冷却剤としては、不燃性の液体あるいは不活性ガス、例えば、水、窒素、炭酸ガス、アルゴン等が挙げられるが、経済性及び作業環境の面から、また地球温暖化防止の観点から水を使用するのが好ましい。水を使用する場合、造粒物中に含有する水分含有量をガス化に適した５％以下、好ましくは１％以下にするために、半溶融状態にある使用済みプラスチックの温度が造粒物の流動化開始温度以下で、かつ１００℃を超えるように、投入する水の量を調節することが好ましい。
【００１６】
尚、使用済みプラスチックに付着している異臭、水分等、加熱により発生するガス類、および、造粒時に使用した冷却剤である水から発生する水蒸気を系外に取り除くために造粒槽を吸引することが好ましい。工程（ｃ−１）において造粒された造粒物中には、工程（ｂ）において完全に除去されなかった鉄、アルミ等の金属、土砂、ガラス、陶磁器類等の無機物、木、紙類等の異物等を若干含有する場合があるので、工程（ｃ−２）においてこれらを選別装置により除去することが好ましい。選別方法は、上述と同様である。工程（ｃ−２）において異物が除去された造粒物を、工程（ｃ−３）において、篩分機によりガス化に適した造粒物の大きさである径が１０ｍｍ以下、より好ましくは径が８ｍｍ以下の造粒物と、径が１０ｍｍを超える造粒物に選別する。径が１０ｍｍを超える造粒物は、工程（ｃ−４）において適当な破砕機により径が１０ｍｍ以下になるように破砕し、工程（ｃ−５）において、工程（ｃ−３）で得られた径が１０ｍｍ以下の造粒物と混合する。
【００１７】
工程（ｄ）は、工程（ｃ）で得られた合成樹脂を部分酸化による合成ガス製造用ガス化炉に供給する工程である。工程（ｃ）において造粒された使用済みプラスチックの造粒物は、工程（ｄ）において合成ガス製造用ガス化炉に供給される。合成ガス製造用ガス化炉を安定的に運転するためには工程（ｃ）と工程（ｄ）との間に造粒物の貯蔵タンクを設けることが好ましい。工程（ｃ）において造粒された使用済みプラスチックの造粒物の部分酸化は、合成樹脂の部分酸化の常法として用いられている方法と同様にして行なうことができ、無触媒方式、接触式等が挙げられる。
【００１８】
合成ガス製造用ガス化炉に供給するために好ましい造粒物は、前述したように、少なくとも径が１０ｍｍ以下で嵩密度が０．３ｇ／ｍｌ以上、水分１％未満のものである。工程（ａ）〜（ｃ）において処理されたハロゲン元素含有樹脂を含む合成樹脂を工程（ｄ）において合成ガス製造用ガス化炉に供給し、部分酸化によりガス化するという本発明の方法により、ハロゲン元素含有樹脂等を含む使用済みプラスチックを、低コストで容易に処理することができ、製造された合成ガスを有機合成化学産業において重要な基礎原料として再利用することができるようになった。
【００１９】
本発明において、各工程に使用する装置や操作条件、使用済みプラスチックの処理量は特に限定されない。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
図１に示す処理工程により、合成樹脂を処理した。各工程の詳細を下記に示す。
【００２１】
工程（ａ）
ベール状に圧縮減容されたハロゲン元素含有合成樹脂を含むプラスチック廃棄物１００部を破砕機を用いて破砕した。
【００２２】
工程（ｂ）
工程（ａ）で得られた破砕物を順に磁力選別装置、渦電流選別装置、風力選別装置に投入し、異物を除去した。
【００２３】
工程（ｃ）
工程（ｂ）で得られた異物除去済みの粉砕物を造粒槽に投入し、１６５℃で３０秒間加熱し、半溶融状態にした。水７部を投入して造粒し、径が２ｍｍ〜１５ｍｍ、嵩密度が０．３８ｇ／ｍｌ以上の造粒物を得た。得られた造粒物を篩分機を使用して、径が１０ｍｍ以下の造粒物と径が１０ｍｍを超える造粒物に選別した。後者を破砕機に投入して径が１０ｍｍ以下になるように粉砕し、前者の造粒物と混合した。
【００２４】
工程（ｄ）
工程（ｃ）で得られた造粒物の混合物を、合成ガス製造用ガス化炉に供給した。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の合成樹脂の処理方法を用いることにより、ハロゲン含有樹脂を含む合成樹脂からハロゲン含有樹脂等を分離せずに処理し、部分酸化により合成ガスを製造することができ、かつ合成樹脂の処理工程が容易になり、経済的にも優れている。得られた合成ガスは有機合成化学産業において重要な基礎原料になり得るため、特に、ハロゲン含有樹脂を含むプラスチック廃棄物のケミカルリサイクル法において好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の合成樹脂の処理方法における各工程の関係を示す図である。
【図１】
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