(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタンを含む廃棄物の処理方法において、ガス化工程にて、酸素濃度を調整したガス中で、ポリウレタンを部分酸化によってガス化処理するとともに、前記ガス化工程で発生したＮＨ3を、次のＮＨ3回収工程でＮＨ3水として回収することを特徴とするポリウレタン廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記ガス化工程において、水蒸気を含むガス中でポリウレタンをガス化処理することを特徴とする請求項１に記載のポリウレタン廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記ガス化工程において、ポリウレタンを450〜950℃の温度領域でガス化処理することを特徴とする請求項１又は２に記載のポリウレタン廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記ガス化処理において、ガス化工程で発生した固形物をガス化工程から排出して、次の熱回収工程で酸素を含むガスにより分解・燃焼処理することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリウレタン廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記熱回収工程で発生した高温のガスを、前記ガス化工程に循環して使用することを特徴とする請求項４記載のポリウレタン廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記熱回収工程で発生した高温のガスを、前記ガス化工程にて間接加熱操作で循環使用することを特徴とする請求項４又は５に記載のポリウレタン廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記ガス化工程で発生したガス中の高分子炭化水素ガスを、二次燃焼工程で燃焼処理することにより低分子炭化水素にすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のポリウレタン廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記ガス化工程で発生したガス中のＮＯxを、次の脱硝工程で処理することによりＮ2に転換することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のポリウレタン廃棄物の処理方法。
【請求項９】
前記二次燃焼工程で発生したガス中のＮＯxを、次の脱硝工程で処理することによりＮ2に転換することを特徴とする請求項７に記載のポリウレタン廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリウレタン廃棄物（以下「廃ポリウレタン」という場合がある）を部分酸化法によるガス化処理して、ポリウレタン中の窒素（Ｎ）分の大半をＮＯxに転換させずに無害なＮＨ3に転換させて回収する方法に関する。また、ＮＯxに転換した一部の窒素分は、脱硝触媒で処理することにより無害なＮ2に転換させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃プラスチック類は、大部分がそのまま焼却処分されるか、あるいは埋立処分されているのが現状である。
その中で、ソファや自動車の座席，クッション材等に使用されているポリウレタンの廃棄物は、従来の焼却処理により多量のススを発生すると同時に、ウレタンの成分である窒素（Ｎ）分から有害なＮＯxを発生し，そのまま大気に放出される可能性がある。
【０００３】
また、埋立処分した場合には、空隙率が大きいため、埋立した土地の強度に問題が発生することになる。
一方、ポリウレタンを、加水分解あるいはグリコール分解などでポリウレタンの原料であるポリオール化合物とアミン類とに分解する方法が開発されているが、この方法では処理コストが高く、混在する不純物の影響が問題となっている。
【０００４】
このように、廃ポリウレタンは、空隙率が非常に高いために埋め立て処理する場合には、埋め立てした土地の強度上の問題が発生していた。また、廃ポリウレタンを従来の方法で燃焼処理する場合、有害なＮＯxが発生するという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記問題点に鑑み、有害物質を排出せずに、廃ポリウレタンをクリーンガス化処理する方法を開発すべく、鋭意検討した。
その結果、本発明者らは、ガス化工程で部分酸化法による処理等を経ることによって、Ｎ分の大半はＮＨ3に転換し、炭化水素はガス化処理してＣＯ2とＨ2Ｏにして発生する熱量を回収することで、かかる問題点が解決されることを見い出した。本発明は、かかる見地より完成されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するための手段として、以下の方法を提案するものである。
すなわち、本発明は、ガス化工程を含むポリウレタン廃棄物の処理方法において、該ガス化工程にて、ポリウレタン廃棄物を、酸素濃度を調整したガス中で部分酸化によってガス化処理する。その結果、供給した酸素量に対応して炭素の一部はＣＯ2になるが、大半はＣＯとなり、水素はＨ2ＯとＨ2になる。一方、Ｎ成分はＮＨ3となり、ＮＯxの発生が抑制される。
ここで、該ガス化工程においては、水蒸気を含むガス中でポリウレタン廃棄物をガス化することが好ましく、ポリウレタン廃棄物を450〜950℃の温度領域でガス化処理することが好適である。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、ガス化工程で発生した固形物をガス化工程から排出して、次の熱回収工程で、酸素を含むガスにより分解・燃焼処理する。この工程で発生した高温のガスを、前記ガス化工程に循環使用、好ましくは間接加熱操作で循環使用して、ガス化工程で必要な熱量を供給する。
そして、ガス化工程で発生した少量の芳香族を含む高分子炭化水素ガスは、次の二次燃焼工程で燃焼処理することにより低分子炭化水素（ＣＯ2，ＣＨ4等）とＨ2Ｏとに転換する。
ポリウレタン中のＮ分の大半は、前記ガス化工程でＮＨ3になるが、一部はＮＯxに転換される。この場合には、発生したＮＯxを次の脱硝工程で処理することによりＮ2に転換する。ガス化工程で発生したＮＨ3は、次のＮＨ3回収工程でＮＨ3水として回収する。
【０００８】
このように、本発明によれば、ポリウレタンを部分酸化法ガス化処理することにより、Ｎ分の大半はＮＨ3に転換し、炭化水素はガス化処理してＣＯ2とＨ2Ｏにして発生する熱量を回収することにより，廃ポリウレタンをクリーンにガス化処理することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る処理方法について、添付図面を参照しながら、その具体的な実施形態を詳細に説明する。
本発明は、ポリウレタンを部分酸化法によるガス化処理することにより，Ｎ分の大半はＮＨ3に転換し、炭化水素はガス化処理してＣＯ2とＨ2Ｏにして発生する熱量を回収することにより、廃ポリウレタンをクリーンにガス化処理する方法を提案するものである。
【００１０】
一般に、ポリウレタンにはＮ分が8〜10重量％程度含まれており、従来の方法で燃焼すると、燃焼温度により低温ではＨＣＮ、高温ではＮＯxが発生する。図１に、ポリウレタンの燃焼で発生する窒素（Ｎ）化合物について、燃焼温度との関係を示す。
また、ポリウレタンについてタール３やコーク４が発生しないクリーンガス化領域１は、図２に示すように、Ｃ／Ｏ2比及びＨ2Ｏ／Ｃ比により決定される。
【００１１】
一方、ポリウレタンをＯ2が存在しない状態で熱分解すると、ポリウレタン中の芳香族と、−ＮＨ分が結合してジアミン化合物を生成する（図３参照）。
そこで，図２におけるクリーンガス化領域１においてポリウレタンを、部分酸化法ガス化処理すると、芳香族の炭化水素は低級炭化水素（ＣＯ，ＣＯ2，ＣＨ4）にガス化され、−ＮＨ結合部はＮＨ3にガス化される。従って、生成したガス中のＮＨ3は、ＮＨ3回収工程で湿式洗浄することによりＮＨ3水として生成ガスと分離される。
【００１２】
他方、−ＮＨ結合部の一部は部分酸化反応時にＮＯxを生成する。この場合、ガス化生成ガスを脱硝工程において脱硝触媒で処理することにより、Ｎ2に転換させることができる。
また、ガス化工程で完全にガス化されずに残存するポリウレタンの一部は、固形物としてガス化工程から、次の熱回収工程に搬出される。この熱回収工程では、空気などのＯ2を含む支燃ガスにより炭化水素が燃焼されて高温の燃焼ガスとなる。そこで、この高温燃焼ガスをガス化工程に戻すことにより、燃焼熱を吸熱反応であるガス化熱に有効利用する。この場合、燃焼ガスは直接ガス化工程のポリウレタンに接触させずに、間接加熱の形態で熱回収する。
【００１３】
その結果、燃焼ガス中に残存するＯ2をポリウレタンに直接接触させないため、ガス化工程におけるＯ2／Ｃ比を適正な条件に設定することができる。ガス化工程において供給するＨ2Ｏは、部分酸化反応と並行して水性ガス化反応を進行させる作用がある。
【００１４】
Ｃ＋Ｏ2→ＣＯ2  （酸化反応、発熱反応）
Ｃ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2  （水性ガス化反応、吸熱反応）
【００１５】
上記２つの反応が並行して進行することにより、ポリウレタンの急激な温度上昇が抑制され、分解した炭化水素の重・縮合反応による高分子炭化水素の副生（コークの副生）を防止できる。その結果，分解した−ＮＨ結合部からのジアミンの副生も抑制することができるのである。
【００１６】
【実施例】
実施例１〜４および参考例１
図４に、本発明の処理方法におけるシステムフローの一実施例を示す。
本実施例においては、図４に示すようなシステムフローの装置からなる設備を使用して、廃ポリウレタンの処理を行った。
本実施例のシステムにおいては、廃ポリウレタンをガス化工程に導入して、酸素濃度を調整し、水蒸気を含むガス中で部分酸化によるガス化処理を行った後、二次燃焼工程、ＮＨ3回収工程、脱硝工程の順で排ガス処理を行った。ガス化工程で発生した固形物については、熱回収工程で酸素を含むガスにより分解・燃焼処理し、ここで発生した高温のガスをガス化工程に循環させた。
運転処理した結果を、表１に示す。
【００１７】
【表１】
0003735214.tif 000002
なお、表中、ＮＨ3回収率＝(回収ＮＨ3中のＮ量)/(原料中Ｎ量)×100(%)
【００１８】
上記の結果から、ガス化工程にて、部分酸化によるガス化処理を行う本発明の処理方法によれば、ＮＨ3回収率が優れ、排ガス中のＮＯxやＨＣＮ量を低減できることがわかった。また、クリーンガス化領域１中の温度範囲である450〜950℃にて処理を行うことにより、一層ＮＨ3回収率にも優れることがわかった。
以上のような本実施例の形態によれば、処理を行うシステム全体として、極めて効率的かつ有効に廃ポリウレタンを処理できる。
【００１９】
【発明の効果】
ポリウレタン廃棄物の処理に関し、従来の処理方法ではＮＯxが発生していたのに対し、本発明の処理方法を用いれば、ＮＯxの発生を抑制することができる。そして、本発明によれば、ガス化工程で部分酸化法による処理等を経ることによって、Ｎ分の大半はＮＨ3に転換し、炭化水素はガス化処理してＣＯ2とＨ2Ｏにして発生する熱量を回収できるので、有害物質を排出せずに、廃ポリウレタンを効率的にクリーンガス化処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ポリウレタンの燃焼で発生するＮ化合物の割合を示す図である。
【図２】図２は、ポリウレタンのガス化特性の試験結果を示すものであり、●はクリーンガス化した場合、▲は重質炭化水素が多かった場合、■は未反応炭素が残存した場合を示す。
【図３】図３は、反応温度と固形物中の副生ジアミン濃度との関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明における廃ポリウレタン処理のシステムフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
１  クリーンガス化領域
２  未反応炭素残存領域
３  タール発生領域
４  コーク発生領域
【図１】
0003735214.tif 000003
【図２】
0003735214.tif 000004
【図３】
0003735214.tif 000005
【図４】
0003735214.tif 000006