JP3857903B2

JP3857903B2 - 廃棄物の熱分解処理方法

Info

Publication number: JP3857903B2
Application number: JP2001327854A
Authority: JP
Inventors: 一雄大貫; 忠司真鍋; 安幸中尾; 広徳仲; 英雄松岡; 武森田; 隆史辻; 秀生西村; 隆文河村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2021-10-25
Also published as: JP2003130319A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の熱分解処理方法に関するものであり、特に、熱分解時にロータリーキルン内で発生するコーキング現象を抑制する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃タイヤは国内で年間約１００万トン発生しているが、大半は熱源として、いわゆるサーマルリサイクルされている。
【０００３】
一方、過去、タイヤを熱分解してカーボンブラックを回収する、いわゆるマテリアルリサイクルが検討されたものの、文献によれば、熱分解操業を継続すると炉壁に炭素質が付着して伝熱不良が発生すること（コーキング現象と以下記載する）による熱分解処理の生産性の低下および生産停止の課題が報告されている（日本ゴム協会誌第５９巻第９号８９頁）。
【０００４】
また、上記文献には、コーキング対策として、ロータリーキルン内にスクレーパーを取り付け、定期的に付着カーボンを削り落とす方法が紹介されている。同様の技術として、特開平８−１５５４１９号公報にも記載されている。
【０００５】
しかしながら、上記日本ゴム協会誌の実験結果を見る限り、熱分解処理の経過時間と共に発生ガス量は明らかな低下傾向が読みとれ、スクレーパーの対策が完璧でないこと、装置が複雑化する事など、課題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、上記のように、コーキング対策として複雑な設備投資を必要としながら、コーキングを解消できているレベルに至っていない。
【０００７】
そこで、本発明は、熱分解時にロータリーキルン内で発生するコーキング現象を抑制する方法を提供するものであり、併せて、ロータリーキルンの熱分解対象物を多様な廃棄物でも可能な方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）廃棄物をロータリーキルン内で外部からの間接加熱により熱分解する廃棄物処理方法において、廃タイヤとともに、芳香族重質分の発生を抑制するシュレッダーダスト、廃家電の混合樹脂、廃木材、廃プラスチックの少なくとも１種類以上を熱分解原料として使用することを特徴とする廃棄物の熱分解処理方法。
（２）熱分解対象廃棄物の内、重量比にして廃タイヤを９０％未満で使用することを特徴とする（１）に記載の廃棄物の熱分解処理方法。
（３）熱分解対象廃棄物の内、重量比にして廃タイヤを２０％以上で使用することを特徴とする（２）に記載の廃棄物の熱分解処理方法。
（４）熱分解時に発生するタールおよびガスを対象にして、次工程で水蒸気添加及び酸素による部分酸化を行うガス改質処理を行うことを特徴とする（１）から（３）に記載の廃棄物の熱分解処理方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、内径１２５ｍｍ長さ１５３０ｍｍの外熱式ロータリーキルンを用いて、６００から６８０℃にて廃タイヤ用いた１８時間の熱分解実験を行った。
【００１０】
約５ｍｍ程度の廃タイヤ破砕品のみを用いて熱分解実験を１８時間継続したときの、ロータリーキルン内の壁面から５ｍｍの部位の温度測定ならびに熱分解残渣を回収して工業分析の揮発分測定を行った結果を図１に示す。
【００１１】
約１２時間を越したところから、炉内の温度は低下し、残渣の揮発分が上昇を始め、炉内でコーキングが発生していることを検証できた。
【００１２】
この実験条件のまま、熱分解原料を廃タイヤ単独ではなく、廃タイヤと自動車シュレッダーダストとを混合する条件で、実施したところ、表１のように、重量比にして廃タイヤを９０％未満で使用すること、好ましくは７５％未満で使用することで、コーキングが抑制できることが判明した。
【００１３】
【表１】

【００１４】
このコーキング抑制効果は、以下の様に考えられる。
【００１５】
廃タイヤ熱分解時に発生するタール分には芳香族重質分が極めて多い。一方、シュレッダーダストや家電混合樹脂、あるいは廃木材は熱分解時に発生するタール分に芳香族重質分が少ないことが分析で判明した。
【００１６】
一般に、コーキングは揮発温度が高く、分解されにくい芳香族重質分が原因物質とされる説がある。したがって、本発明法では、コーキング原因物質である芳香族重質分のキルンへのインプットを抑制できたためと考えられる。
【００１７】
また、種種の嵩比重の廃棄物が投入され、ロータリーキルン内で転動することによる、壁面への付着物へ及ぼす力の変化なども影響していると考えられる。
【００１８】
上記知見はシュレッダーダストと廃タイヤとの混合物で実施したが、廃家電の混合樹脂、廃木材、廃プラスチック等を混合しても構わない。
【００１９】
本発明の実施の形態の一例を示すプロセスフローを図２に示す。
【００２０】
廃タイヤ等の廃棄物１は、外熱式ロータリーキルン２に供給され、キルン内で６００℃程度の温度で熱分解する。キルン出側にて、熱分解残渣３と発生ガスとタール分４に分離され、熱分解残渣３は、回収され適宜鉄分などを回収する。一方、発生ガスとタール分４は、そのままガスと油として回収する。また、図３のように発生ガスとタール分４を部分酸化と水蒸気でガス改質する工程を組み合わせることもできる。ここでのガス改質は、発生ガスとタール分は炭化水素からなるため、酸素と水蒸気とをガス改質炉へ吹き込むことにより、発熱反応と炭化水素の鎖の切断反応ならびに一酸化炭素ガスと水素ガスの生成が行われる。
【００２１】
なお、ガス改質する工程を組み合わせた場合、特に問題となるのがキルンから発生するガス量の変動、炭素および水素のインプットモル数の変動、である。
【００２２】
仮に、ガス量が変化し、供給する酸素量と水蒸気量とが一定であれば、ガス改質後のガス組成が変化し、ガスを利用した発電等が制御しにくくなる。
【００２３】
本発明では、比較的素材構成が一定している廃タイヤをベースの廃棄物としていることから、上記のガス組成・量の変動でガス改質制御が難しくなる配合比率は、重量比にして廃タイヤを２０％以上であることを知見した。なお、この比率であれば、タールを油として回収する方法を採用したとしても、油トラップの湯面変動などが安定して、操業が安定化する事も確認された。
【００２４】
【実施例】
内径８００ｍｍ長さ６０００ｍｍの外熱式ロータリーキルンを用いて、６００から６５０℃にて２００ｍｍ大の廃タイヤおよび外径５０ｍｍ程度の自動車シュレッダーダストの減容固化物を用いて、３６時間の熱分解実験を行った。
【００２５】
廃棄物の供給速度は１５０ｋｇ／ｈｒである。
【００２６】
廃タイヤの重量比は８９％、７５％、５０％の３水準（残部は自動車シュレッダーダスト）を実施した。
【００２７】
実験中に回収した熱分解残渣の揮発分測定、ならびに実験後の炉内観察を行った。
【００２８】
廃タイヤの重量比８９％の場合には、炉尻の炉壁に若干の炭素質付着層が認められた。また、廃タイヤの重量比７５％、５０％の場合には、コーキング現象は発生しなかった。
【００２９】
比較のために、実施例の実験装置・条件で、廃タイヤ単独で熱分解したところ、炉壁に炭素質付着層が認められ、熱分解発生ガス量が熱分解開始時に比べ３７％低下した。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、熱分解時にロータリーキルン内で発生するコーキング現象を抑制でき、併せて、多様な廃棄物を熱分解する際の操業変動も安定化でき、工業的に有益な方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コーキング現象の実態を示す。
【図２】本発明の実施形態の一例を示す。
【図３】本発明の実施形態の一例を示す。
【符号の説明】
１廃棄物
２ロータリーキルン
３熱分解残渣
４発生ガスとタール
５ガス改質炉

Claims

廃棄物をロータリーキルン内で外部からの間接加熱により熱分解する廃棄物処理方法において、廃タイヤとともに、芳香族重質分の発生を抑制するシュレッダーダスト、廃家電の混合樹脂、廃木材、廃プラスチックの少なくとも１種類以上を熱分解原料として使用することを特徴とする廃棄物の熱分解処理方法。
熱分解対象廃棄物の内、重量比にして廃タイヤを９０％未満で使用することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物の熱分解処理方法。
熱分解対象廃棄物の内、重量比にして廃タイヤを２０％以上で使用することを特徴とする請求項２に記載の廃棄物の熱分解処理方法。
熱分解時に発生するタールおよびガスを対象にして、次工程で水蒸気添加及び酸素による部分酸化を行うガス改質処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１記載の廃棄物の熱分解処理方法。