(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロンで発泡された断熱材ウレタンを熱分解する熱分解装置と、
熱分解装置に接続され、熱分解された断熱材ウレタンと冷媒フロンとが導入されるガス改質装置と、
ガス改質装置の出口近傍のガス分圧を制御する分圧制御装置と、
を備え、
分圧制御装置は、酸素分圧を極低レベルに制御するようになっており、
分圧制御装置は、ガス改質装置の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下に制御するようになっている
ことを特徴とする廃棄物処理システム。
【請求項２】
分圧制御装置は、ガス改質装置の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、一酸化炭素分圧が５％以上であるように制御するようになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項３】
分圧制御装置は、ガス改質装置の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、水素分圧が５％以上であるように制御するようになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項４】
分圧制御装置は、ガス改質装置の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、メタン分圧が０．５％以上であるように制御するようになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項５】
分圧制御装置は、ガス改質装置の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、一酸化炭素分圧が５％以上、かつ、水素分圧が５％以上であるように制御するようになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項６】
分圧制御装置は、ガス改質装置の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、一酸化炭素分圧が５％以上、かつ、水素分圧が５％以上、かつ、メタン分圧が０．５％以上であるように制御するようになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項７】
請求項１に記載の廃棄物処理システムを用いる方法であって、
熱分解装置によって、フロンで発泡された断熱材ウレタンを熱分解する工程と、
熱分解された断熱材ウレタンと冷媒フロンとをガス改質装置に導入する工程と、
分圧制御装置によって、ガス改質装置の出口近傍の酸素分圧を、ガス改質装置の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、３％以下に制御する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済み冷蔵庫を分解、解体する際に発生する断熱材ウレタン、発泡剤フロンおよび冷媒フロンを、無害化すると共に有価な燃料ガスに変換する廃棄物処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、使用済み冷蔵庫を分解する際に発生する断熱材ウレタンについては、これを再利用あるいはリサイクルする手段はなく、埋め立て処分されるのみであった。
【０００３】
さらに、使用済み冷蔵庫のリサイクル処理の際に回収される断熱材の発泡フロンや冷媒フロンは、オゾン層を破壊する有害物質であり、これを無害化する技術の確立が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本件発明者は、断熱材ウレタンとフロンに対し、リサイクルと無害化の双方を実現できるシステムとして、熱分解・ガス改質システムを利用することを検討してきた。
【０００５】
フロンを熱分解する過程で必然的に発生する塩化水素は、高温で金属材料を腐食させる有害物質である。従って、使用済み冷蔵庫から回収した断熱材ウレタン及びフロンを処理する熱分解・ガス改質システムでは、この塩化水素に対する防食処置を講ずる必要がある。
【０００６】
この防食措置としては、金属材料を耐ＨＣｌ高合金とすることが一般的である。合金成分としては、（Ｃｒ＋Ｎｉ＋Ｍｏ）が４０％以上であるＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１０あるいはＨＡＳＴＥＬＯＹ−Ｃ系統の材料が使用され得る。
【０００７】
ところが、これらの耐ＨＣｌ高合金は極めて高価である。また、その製造性にも問題がある。従って、結果的に、耐ＨＣｌ高合金の使用範囲には自ずと制限が生じている。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、断熱材ウレタン及びフロンを分解処理する際に発生する塩化水素による金属材料の高温腐食を抑制することができる、安価で信頼性の高い廃棄物処理システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フロンで発泡された断熱材ウレタンを熱分解する熱分解装置と、熱分解装置に接続され、熱分解された断熱材ウレタンと冷媒フロンとが導入されるガス改質装置と、ガス改質装置の出口近傍のガス分圧を制御する分圧制御装置と、を備え、分圧制御装置は、酸素分圧を極低レベルに制御するようになっており、分圧制御装置は、ガス改質装置の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下に制御するようになっていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【００１０】
ＨＣｌによる金属の高温腐食反応は、例えば金属が鉄の場合、
４ＨＣｌ  ＋Ｏ2      ＝２Ｃｌ2＋２Ｈ2Ｏ  …（１）
２Ｃｌ2＋２Ｆｅ    ＝２ＦｅＣｌ2        …（２）
で、（１）＋（２）より
４ＨＣｌ＋２Ｆｅ＋Ｏ2＝２ＦｅＣｌ2＋２Ｈ2Ｏ    …（３）
として記述できる。従って、本発明によれば、ガス改質装置における酸素分圧が抑制されていることにより、金属材料のＨＣｌ腐食を効果的に防止することができる。
【００１１】
ここで、本件発明者は、鉄よりもＯ2との親和力が高い要素（例えばＨ2やＣＨ4等）を添加することにより、鉄の腐食を防止することができることを知見した。すなわち、Ｏ2の分解反応が
４ＨＣｌ＋２Ｆｅ＋Ｏ2＋２Ｈ2＝２Ｆｅ＋４ＨＣｌ＋２Ｈ2Ｏ
等となるため、鉄の腐食が防止され得るのである。従って、本発明において、熱分解によってＯ2との親和力が高い要素（例えばＨ2やＣＨ4等）を発生させ得る有機化合物（例えばプラスチック類）を、熱分解装置に投入することがより有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の廃棄物処理システムの第１の実施の形態を示す概略図である。図１に示すように、本実施の形態の廃棄物処理システム１０は、フロンで発泡された断熱材ウレタンを熱分解する熱分解ドラム１１を備えている。熱分解ドラム１１には、熱分解された断熱材ウレタンと冷媒フロンとが導入されるガス改質器１２が接続されている。
【００１４】
ガス改質器１２には、ガス改質器１２の出口近傍のガス分圧を制御する分圧制御装置１３が設けられている。この場合、分圧制御装置１３は、ガス改質器１２の出口近傍の酸素分圧を極低レベル、より詳細には、ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において酸素分圧を３％以下、に制御するようになっている。
【００１５】
その他、ガス改質器１２は、熱交換器１５、バグフィルタ１６、スクラバ１７を順に介してガスエンジン１８に接続されている。スクラバ１７は、水処理装置１９にも接続されている。
【００１６】
次に、以上のような構成よりなる本実施の形態の作用について説明する。
【００１７】
例えば使用済み冷蔵庫を解体してリサイクルする際に発生する、フロンで発泡された断熱材ウレタン（以後ウレタンと呼ぶ）が、熱分解ドラム１１に投入されて熱分解される。
【００１８】
熱分解されたウレタンと、冷媒フロン（これも使用済み冷蔵庫を解体してリサイクルする際に発生する）とが、ガス改質器１２に投入される。
【００１９】
ここで、発泡剤フロンおよび冷媒フロンがガス改質器１２内で分解される過程で必然的に生じる塩化水素によるシステム機器構成金属材料の高温腐食を防止すべく、ガス改質器１２の出口ガス中の酸素分圧を極力低い値（温度９００℃〜１２００℃で３％以下）に保持するように分圧制御装置１３が作動する。
【００２０】
ガス改質器１２にて発生する塩化水素は、酸素と共存することにより金属材料に対し過酷な高温腐食を生じさせ得るが、本実施の形態のように酸素分圧を極力低い値に維持することによって、金属材料に対する高温腐食を防止することができる。
【００２１】
なお、本実施の形態において開示する「ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において酸素分圧を３％以下」という数値範囲は、各種実験結果から導出したより好適な範囲である。
【００２２】
次に、図２を用いて、本発明の廃棄物処理システムの第２の実施の形態について説明する。図２は、本実施の形態の廃棄物処理システム１０の構成概略図である。
【００２３】
図２に示すように、本実施の形態の廃棄物処理システム１０では、分圧制御装置１３が、ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下に制御すると共に一酸化炭素分圧を５％以上に制御するようになっている。
【００２４】
その他については、図１に示す第１の実施の形態の廃棄物処理システムと略同様である。第２の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２５】
本実施の形態によれば、金属材料に対する高温ＨＣｌ腐食をより効果的に防止することができる。
【００２６】
本実施の形態において開示する「ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下かつ一酸化炭素分圧を５％以上」という数値範囲は、各種実験結果から導出したより好適な範囲である。
【００２７】
次に、図３を用いて、本発明の廃棄物処理システムの第３の実施の形態について説明する。図３は、本実施の形態の廃棄物処理システム１０の構成概略図である。
【００２８】
図３に示すように、本実施の形態の廃棄物処理システム１０では、分圧制御装置１３が、ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下に制御すると共に水素分圧を５％以上に制御するようになっている。
【００２９】
その他については、図１に示す第１の実施の形態の廃棄物処理システムと略同様である。第３の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３０】
本実施の形態によれば、金属材料に対する高温ＨＣｌ腐食をより効果的に防止することができる。
【００３１】
本実施の形態において開示する「ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下かつ水素分圧を５％以上」という数値範囲は、各種実験結果から導出したより好適な範囲である。
【００３２】
次に、図４を用いて、本発明の廃棄物処理システムの第４の実施の形態について説明する。図４は、本実施の形態の廃棄物処理システム１０の構成概略図である。
【００３３】
図４に示すように、本実施の形態の廃棄物処理システム１０では、分圧制御装置１３が、ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下に制御すると共にメタン分圧を０．５％以上に制御するようになっている。
【００３４】
その他については、図１に示す第１の実施の形態の廃棄物処理システムと略同様である。第４の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３５】
本実施の形態によれば、金属材料に対する高温ＨＣｌ腐食をより効果的に防止することができる。
【００３６】
本実施の形態において開示する「ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下かつメタン分圧を０．５％以上」という数値範囲は、各種実験結果から導出したより好適な範囲である。
【００３７】
次に、図５を用いて、本発明の廃棄物処理システムの第５の実施の形態について説明する。図５は、本実施の形態の廃棄物処理システム１０の構成概略図である。
【００３８】
図５に示すように、本実施の形態の廃棄物処理システム１０では、分圧制御装置１３が、ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下に制御すると共に一酸化炭素分圧を５％以上、かつ、水素分圧を５％以上に制御するようになっている。
【００３９】
その他については、図１に示す第１の実施の形態の廃棄物処理システムと略同様である。第５の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４０】
本実施の形態によれば、金属材料に対する高温ＨＣｌ腐食をより効果的に防止することができる。
【００４１】
本実施の形態において開示する「ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下かつ一酸化炭素分圧を５％以上かつ水素分圧を５％以上」という数値範囲は、各種実験結果から導出したより好適な範囲である。
【００４２】
次に、図６を用いて、本発明の廃棄物処理システムの第５の実施の形態について説明する。図６は、本実施の形態の廃棄物処理システム１０の構成概略図である。
【００４３】
図６に示すように、本実施の形態の廃棄物処理システム１０では、分圧制御装置１３が、ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下に制御すると共に一酸化炭素分圧を５％以上、かつ、水素分圧を５％以上、かつ、メタン分圧を０．５％以上に制御するようになっている。
【００４４】
その他については、図１に示す第１の実施の形態の廃棄物処理システムと略同様である。第６の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４５】
本実施の形態によれば、金属材料に対する高温ＨＣｌ腐食をより効果的に防止することができる。
【００４６】
本実施の形態において開示する「ガス改質器１２の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、酸素分圧を３％以下かつ一酸化炭素分圧を５％以上かつ水素分圧を５％以上かつメタン分圧を０．５％以上」という数値範囲は、各種実験結果から導出したより好適な範囲である。
【００４７】
次に、図７を用いて、本発明の廃棄物処理システムの第５の実施の形態について説明する。図７は、本実施の形態の廃棄物処理システム１０の構成概略図である。
【００４８】
図７に示すように、本実施の形態の廃棄物処理システム１０では、分圧制御装置１３が、熱分解によってＯ2との親和力が高い要素（例えばＨ2やＣＨ4等）を発生させ得る有機化合物を熱分解ドラム１１に投入する投入装置１３ａを有している。
【００４９】
その他については、図６に示す第６の実施の形態の廃棄物処理システムと略同様である。第７の実施の形態において、図６に示す第６の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５０】
本実施の形態によれば、金属材料に対する高温ＨＣｌ腐食をより効果的に防止することができる。
【００５１】
熱分解ドラム１１に投入される有機化合物としては、プラスチック類、特には、使用済み家電品等を解体する際に発生するプラスチック類、を用いることが好ましい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ガス改質装置における酸素分圧が、ガス改質装置の温度が９００℃〜１２００℃の範囲において、３％以下に抑制されていることにより、金属材料のＨＣｌ腐食を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による廃棄物処理システムを示す構成概略図。
【図２】本発明の第２の実施の形態による廃棄物処理システムを示す構成概略図。
【図３】本発明の第３の実施の形態による廃棄物処理システムを示す構成概略図。
【図４】本発明の第４の実施の形態による廃棄物処理システムを示す構成概略図。
【図５】本発明の第５の実施の形態による廃棄物処理システムを示す構成概略図。
【図６】本発明の第６の実施の形態による廃棄物処理システムを示す構成概略図。
【図７】本発明の第７の実施の形態による廃棄物処理システムを示す構成概略図。
【符号の説明】
１０  廃棄物処理システム
１１  熱分解ドラム
１２  ガス改質器
１３  分圧制御装置
１３ａ  投入装置
１５  熱交換器
１６  バグフィルタ
１７  スクラバ
１８  ガスエンジン
１９  水処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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