特開 2023-150281 固体燃料の製造方法及び固体燃料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023150281

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】固体燃料の製造方法及び固体燃料

(51)【国際特許分類】

   C10L 5/48 20060101AFI20231005BHJP

   C08J 11/12 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

C10L5/48 ZAB

C08J11/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022059304

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000183484

【氏名又は名称】日本製紙株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130812

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100164161

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 彩

(72)【発明者】

【氏名】石野 陽一

【テーマコード（参考）】

4F401

4H015

【Ｆターム（参考）】

4F401AA13

4F401BA04

4F401BB20

4F401CA70

4F401CA84

4F401EA38

4F401FA01Z

4F401FA07Z

4F401FA08Z

4H015AA13

4H015AA17

4H015AB01

4H015BA13

4H015CB01

(57)【要約】

【課題】 本発明の課題は、塩化ビニル系樹脂のような塩素含有樹脂を含む廃棄物を原料とする固体燃料において、塩素含有率が低減された固体燃料を低コストで提供することである。
【解決手段】 塩素含有樹脂を含む原料を酸素濃度１０％以下、温度２９０～４００℃の条件下で加熱することによって塩素含有率が低減された固体燃料を製造する。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

塩素含有樹脂を含む原料を酸素濃度１０％以下、温度２９０～４００℃の条件下で加熱することを特徴とする、固体燃料の製造方法。

【請求項2】

前記塩素含有樹脂が塩化ビニル系樹脂である、請求項１記載の固体燃料の製造方法。

【請求項3】

原料が木質系バイオマス、ペーパスラッジ、パルプ、古紙のいずれか１種以上を含む、請求項１～２のいずれかに記載の固体燃料の製造方法。

【請求項4】

原料が０．１～５０ｍｍのサイズである粉砕物である、請求項１～３のいずれかに記載の固体燃料の製造方法。

【請求項5】

塩素含有樹脂を含む原料を二軸押出機にて、酸素濃度１０％以下、温度２９０～４００℃の条件下で加熱しつつ混錬する、請求項１～４のいずれかに記載の固体燃料の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塩素含有樹脂を含む原料から塩素含有率が低減された固体燃料の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

塩素化合物が含まれている樹脂（塩素含有樹脂）を含む廃棄物から得られる固体燃料は塩素含有率が高く、このような固体燃料は燃焼設備の腐食に対する対策や排ガス処理設備が必要となる。従って、固体燃料の塩素含有率を低減させることが求められる。特許文献１には、塩素含有樹脂を含む原料から焙焼によって製造される固体燃料の塩素含有率を低下させるために、固体燃料を水で洗浄する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２３１１８３号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では固体燃料を水で洗浄するための工程が必要となり、コストアップとなる。

【0005】

そこで、本発明の課題は、塩素含有樹脂を含む廃棄物を原料とする固体燃料料において、塩素含有率が低減された固体燃料を低コストで提供することに関する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、塩素含有樹脂を含む原料を酸素濃度１０％以下、温度２９０～４００℃の条件下で加熱することによって、塩素含有率が低減された固体燃料を効率よく製造できることを見出した。

【0007】

本発明は、以下を提供する。
（１）塩素含有樹脂を含む原料を酸素濃度１０％以下、温度２９０～４００℃の条件下で加熱することを特徴とする、固体燃料の製造方法。
（２）前記塩素含有樹脂が塩化ビニル系樹脂である、（１）に記載の固体燃料の製造方法。
（３）原料が木質系バイオマス、ペーパスラッジ、パルプ、古紙のいずれか１種以上を含む、（１）～（２）のいずれかに記載の固体燃料の製造方法。
（４）原料が０．１～５０ｍｍのサイズである粉砕物である、（１～（３）のいずれかに記載の固体燃料の製造方法。
（５） 塩素含有樹脂を含む原料を二軸押出機にて、酸素濃度１０％以下、温度２９０～４００℃の条件下で加熱しつつ混錬する、（１）～（４）のいずれかに記載の固体燃料の製造方法。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、塩素含有樹脂を含む原料を特定の温度範囲で加熱することにより、洗浄等の特別な処理を行わなくても塩素含有率の低い固体燃料を効率よく製造できる。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明において、原料として塩素含有樹脂を含む原料を使用する。塩素含有樹脂としては、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、等が挙げられる。

【0010】

塩素含有樹脂以外の原料としては、塩素を含有しない樹脂、木質系バイオマス、ペーパスラッジ、パルプ、古紙、等である。

【0011】

木質系バイオマスとしては、木材チップ、樹皮（バーク）、おが屑、鋸屑等が挙げられる。これらの木質系バイオマスはあまり利用されることなく、廃棄されることが多いのが現状である。樹種は広葉樹、針葉樹のいずれも使用できる。具体的には、これに限定されるものではないが、広葉樹としては、ユーカリ、パラゴムノキ、ブナ、シナ、シラカバ、ポプラ、アカシア、ナラ、イタヤカエデ、センノキ、ニレ、キリ、ホオノキ、ヤナギ、セン、ウバメガシ、コナラ、クヌギ、トチノキ、ケヤキ、ミズメ、ミズキ、アオダモ等が例示され、針葉樹としては、スギ、エゾマツ、カラマツ、クロマツ、トドマツ、ヒメコマツ、イチイ、ネズコ、ハリモミ、イラモミ、イヌマキ、モミ、サワラ、トガサワラ、アスナロ、ヒバ、ツガ、コメツガ、ヒノキ、イチイ、イヌガヤ、トウヒ、イエローシーダー（ベイヒバ）、ロウソンヒノキ（ベイヒ）、ダグラスファー（ベイマツ）、シトカスプルース（ベイトウヒ）、ラジアータマツ、イースタンスプルース、イースタンホワイトパイン、ウェスタンラーチ、ウェスタンファー、ウェスタンヘムロック、タマラック等が例示される。

【0012】

塩素を含有しない樹脂としては、特に限定されないが、熱可塑性樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ＡＢＳ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポロエチレンテレフタレート等）、熱硬化性樹脂（フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂等）、等が挙げられる。

【0013】

本発明において、原料は０．１～１００ｍｍのサイズに粉砕された粉砕物を使用することが好ましく、０．１～５０ｍｍのサイズのものを使用することがさらに好ましい。なお、本発明において、原料粉砕物のサイズとは、篩い分け器の円形の穴の大きさによって篩い分けされたものである。原料を粉砕するための装置としては、ナイフ切削型バイオマス燃料用チッパーで粉砕処理することが好ましい。

【0014】

本発明において、原料粉砕物を成形物として高密度化してもよい。本発明における高密度化とは、原料粉砕物をブリケットやペレット状に成型する処理のことを意味する。成型処理を行うことによって、嵩密度を大幅に高めることができる。高密度化処理後の嵩密度は０．４０ｇ／ｃｍ^３～１．５ｇ／ｃｍ^３程度である。

【0015】

本発明における高密度化を行う前に、粉砕物の水分を１０～５０％とすることが望ましい。水分が１０％より少ないとブリケッターやペレタイザーの内部で閉塞が発生し、安定した成型物の製造ができない。水分が５０％を超えると成型できず、粉体状またはペースト状で排出される。

【0016】

本発明において高密度化処理を行うための装置は特に限定されていないが、ウエストポーター（（株)タジリ製）、スクイーズセパレータ（（株)小熊製）、ブリケッター（北川鉄工所（株）製）、リングダイ式ペレタイザー（ＣＰＭ（株）製、（株）御池鉄工所製）、フラットダイ式ペレタイザー（ダルトン（株）製）等が望ましい。

【0017】

本発明において、原料の塩素含有樹脂を含む原料の加熱処理の条件は、酸素濃度１０％以下で、温度２９０～４００℃である。酸素濃度が１０％を超えると物質収率、熱量収率が低下する。また、温度が２９０℃未満では、塩素含有率を低減させることが不十分となり、後述する粉砕性が不十分である。温度が４００℃を超えた場合は、塩素含有率の低減が頭打ちとなる。また、温度が３５０℃を超えると、物質収率、熱量収率の低下が顕著になる。従って、物質収率、熱量収率も勘案すると、炉内温度は２５０～４００℃が好ましく、さらに２６０～３５０℃がさらに好ましい。処理温度を２９０～４００℃とすることで、塩素含有率の低減、物質収率と粉砕性を両立できる固体燃料を製造することが可能になると推察される。

【0018】

本発明において、加熱処理を行うための装置は特に限定されないが、ロータリーキルン、竪型炉、二軸押出機が好ましい。なお、酸素濃度を１０％以下に調整するため装置内を窒素等の不活性ガスで置換することが好ましい。処理時間は１～１８０分が好ましく、１～６０分がさらに好ましい。また、加熱処理を行うための装置として、外熱式ロータリーキルンを使用してもよい。外熱式ロータリーキルンとは、キルン内筒の一部または全部をキルン外筒で覆う構造を有するもので、内筒内で原料の加熱処理を行い、外筒内で燃料を燃焼させて内筒内部の原料を間接的に加熱する。

【0019】

本発明で得られる固体燃料は、原料として粉砕が困難である木質バイオマスを含有しても粉砕が容易である。例えば、粉砕性の指標であるＪＩＳ Ｍ ８８０１：２００４に規定のハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）は３０以上が好ましく、４０以上がさらに好ましい。ＨＧＩが高くなるほど、粉砕され易いことを示している。ＨＧＩが３０～７０の範囲であれば、石炭と混合して粉砕処理することが可能となる。石炭のＨＧＩは通常４０～７０であるので、本発明で得られた固体燃料は石炭と同等の粉砕性を有している。

【実施例0020】

以下に実施例にて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0021】

［実施例１］
塩化ビニル樹脂をラボミル（商品名：ラボミルＯＭＬ－２、大阪ケミカル株式会社製）にて、サイズ５ｍｍ以下となるように粉砕処理した。これを原料として、イナートガスオーブン（Ａｄｖａｔｅｃ製）を用い、窒素パージして（酸素濃度１％未満）、温度３２５℃、時間３０分間加熱処理を行って固体燃料を得た。

【0022】

［実施例２］
加熱処理の温度を３５０℃にした以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。

【0023】

［実施例３］
加熱処理の温度を３００℃にした以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。

【0024】

［実施例４］
塩化ビニル樹脂に替えて容器リサイクルペレット（ポリプロピレンが主成分）を原料とした以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。

【0025】

［比較例１］
加熱処理の温度を２５０℃にした以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。

【0026】

［比較例２］
加熱処理の温度を２７５℃にした以外は、実施例１と同様にして固体燃料を得た。

【0027】

［比較例３］
塩化ビニル樹脂を加熱処理することなく、固体燃料とした。

【0028】

［比較例４］
容器リサイクルペレットを加熱処理することなく、固体燃料とした。

【0029】

実施例及び比較例で得られた固体燃料及びその原料について、下記の方法にて塩素含有率を測定し、結果を表１に示した。
・塩素含有率：ＥＮ１５２８９：２０１１に従い、蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ－８０００、島津製作所製）を用いて、固体燃料の塩素濃度を測定した。削減率は加熱処理をしていない固体燃料（比較例３、４）の塩素濃度からの算出した削減率である。

【0030】

【表1】

【0031】

表１に示されるように、実施例１～４の固体燃料は、塩素含有率の顕著な低下が認められた。これに対して、比較例１～２では塩素含有率の低下は十分ではなかった。