JP2003238975A - 廃ポリスチレンによる液化ポリマー燃料の生成方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い温度で低粘度を維持できるように、廃ポ
リスチレンを液化ポリマー燃料化する。 【解決手段】 生成タンク８内に収容させた比重が０．
８５以上の高密度炭化水素系燃料からなる燃料用ベース
油１０を、熱機関１１の廃熱を用いて６０〜２００℃に
加熱する。加熱された燃料用ベース油１０中に廃ポリス
チレン１を混合し、撹拌機１で撹拌して溶解させること
により液化ポリマー燃料１４を生成する。生成された液
化ポリマー燃料１４を燃料貯蔵タンク１９内に貯蔵し、
熱機関１１の廃熱を利用して保温する。燃料貯蔵タンク
１９内の液化ポリマー燃料１４を熱機関１１に送り、熱
機関１１の燃料として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種廃プラスチック
のうち、特に、廃ポリスチレンを液化ポリマー燃料とす
る廃ポリスチレンによる液化ポリマー燃料の生成方法及
び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軽量で安価、加工性に優れ、腐食、分解
しにくい特性を利用したプラスチック製品の生産量と消
費量の伸びは著しく、これに伴って大量に廃棄されるプ
ラスチックの処理が深刻な社会問題となっている。

【０００３】廃プラスチックのうち、一部はリサイクル
されているが、残りの多くは焼却や埋め立てにより処理
されているのが現状である。しかし、焼却処理場での焼
却能力以上に廃棄物の量が増加していること、並びに、
環境保護の観点から、埋め立て処分場の確保が困難な状
況にあること等により、より多くの廃プラスチックをリ
サイクルすることが望まれている。

【０００４】廃プラスチックをリサイクルするこれまで
の技術としては、たとえば、廃プラスチックを、３００
〜５００℃という高温で熱分解油化して燃料化する方法
がある。

【０００５】しかし、廃プラスチックを熱分解油化して
燃料化する方法の場合、熱分解温度を３００〜５００℃
という高温に維持する必要があり、当該熱量は非常に大
きいため大きなコストがかかるという問題がある。この
コストを低減するためには熱分解油化装置を大型化する
ことが必要となるが、その場合、１つの油化工場で広範
囲の地域をカバーしなければならず、廃プラスチックの
収集コストが高くなってしまうことになる。

【０００６】又、廃プラスチックをリサイクルするこれ
までの別の技術としては、廃プラスチックを、１８０℃
程度に加熱したＡ重油や軽油で液化ポリマー化して燃料
とする方法がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、廃プラスチ
ックを液化ポリマー化して燃料とする場合、燃料用ベー
ス油に対する混合重量割合を２０％以上とすることがリ
サイクルする上で望ましいものであるが、たとえば、ポ
リプロピレンやポリエチレンを主成分として含むプラス
チックを、６０〜２００℃に加熱したＡ重油や軽油で液
化ポリマー化しても、生成された燃料はいずれも高粘度
である。そのため、微粒化し難く、しかも煤やデポジッ
トが発生し易いという問題がある。因りに、実験の結
果、６０〜２００℃に加熱したＡ重油、軽油にポリプロ
ピレンを２０％、ポリスチレンを１０％混合させて、液
化ポリマー化した場合、粘度は最も低くて３００ｃＰと
なり、燃料として使用できる粘度１００ｃＰよりもはる
かに高粘度であった。又、ポリスチレンを、６０〜２０
０℃に加熱したＡ重油や軽油で液化ポリマー化して燃料
とした場合は、粘度の高い沈殿物が生じ、微粒化が悪化
し、煤やデポジットが発生し易いという問題があった。

【０００８】したがって、廃プラスチックを液化ポリマ
ー化し燃料とした場合に、燃料として使用できる程度の
低粘度とするためには、常時高温に加熱することが必要
となるが、その場合、加熱コストの上昇、燃料蒸発量の
増加、蒸発した燃料を冷却液化する等の付属施設の増
加、高温加熱容器へのカーボン蓄積など、多くの問題が
生じることになる。更に、ポリプロピレンやポリエチレ
ンを含む液化ポリマー燃料の場合は、１００℃以下で固
化が始まるので、これを防止し液体状態を維持するため
にはより多くの加熱エネルギーが必要となる。

【０００９】そこで、本発明は、６０〜２００℃の温度
で液化ポリマー化して燃料にしても低粘度を維持でき、
高温加熱しなくても燃料として使用できるような廃ポリ
スチレンによる液化ポリマー燃料の生成方法及び装置を
提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、比重が０．８５以上の高密度炭化水素系
燃料を燃料用ベース油として加熱し、これに廃ポリスチ
レンを混ぜて溶解させ、液化ポリマー燃料を生成するよ
うにし、又、燃料用ベース油の加熱温度を６０〜２００
℃とする廃ポリスチレンによる液化ポリマー燃料の生成
方法とする。

【００１１】燃料用ベース油は、炭素比が高く、オレフ
ィン分や芳香族分を多く含むため、これらの成分により
廃ポリスチレンは溶解されることになり、燃料用ベース
油中に均一に混合されることで沈殿物が生じない状態で
液化ポリマー燃料化される。

【００１２】又、燃料用ベース油に対する廃ポリスチレ
ンの混合重量割合を、４０％以下として、高プラスチッ
ク濃度の液化ポリマー燃料としても、低い温度で低粘度
を維持することができる。

【００１３】一方、撹拌機を備え且つ比重が０．８５以
上の高密度炭化水素系燃料を燃料用ベース油として収容
させるようにした生成タンクに、熱機関の廃熱により上
記燃料用ベース油を加熱するための加熱器を装備させ、
且つ上記生成タンクに廃ポリスチレンを投入できるよう
にし、生成タンク内で熱機関の廃熱で加熱された燃料用
ベース油により廃ポリスチレンを液化ポリマー燃料化さ
せるようにした構成を有する廃ポリスチレンによる液化
ポリマー燃料の生成装置とすることにより、熱機関の廃
熱を利用して液化ポリマー燃料を安価に生成することが
できる。

【００１４】更に、生成タンクに、燃料輸送ラインを介
して燃料貯蔵タンクを接続し、且つ該燃料貯蔵タンク
に、熱機関の廃熱を利用した保温器を装備させた構成と
することにより、熱機関の廃熱で燃料を保温できるの
で、コンパクトなサーマルリサイクルシステムを構築で
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１６】図１は本発明の実施の一形態を示すもの
で、収集された多種の廃ポリスチレン１を細かく粉砕す
るようにした粉砕機２の下部出口に、細かく粉砕された
廃ポリスチレン１を貯留して排出することができるよう
にした２段ダンパ構造の加圧セル３を連結して設置し、
該加圧セル３の下部排出口に取り付けたシュート４の下
端を、モータ５と撹拌羽根６とからなる撹拌機７を備え
た生成タンク８の頂部に連通させ、且つ上記シュート４
の途中にベース油供給ライン９を接続して、該ベース油
供給ライン９よりシュート４を通して供給したベース油
１０を生成タンク８に収容させるようにすると共に、上
記加圧セル３より排出された廃ポリスチレン１をシュー
ト４を通して生成タンク８内に所定量投入できるように
し、更に、上記生成タンク８の外側壁に、熱機関１１の
排ガスライン１２を巻き付ける等して加熱器１３を構成
して、生成タンク８内の燃料用ベース油１０を熱機関１
１の廃熱により加熱できるようにし、撹拌機７の作動で
燃料用ベース油１０を撹拌させて廃ポリスチレン１を混
合させることにより、生成タンク８内で廃ポリスチレン
１を溶解させて液化ポリマー燃料１４を生成させるよう
にする。

【００１７】又、上記生成タンク８の底部には、上流側
から順に開閉弁１５と輸送ポンプ１６とフィルター１７
とを備えた燃料輸送ライン１８の上流側の端部を接続す
ると共に、該燃料輸送ライン１８の下流側の端部となる
先端を、燃料貯蔵タンク１９に接続して、生成タンク８
内で生成された液化ポリマー燃料１４を、輸送ポンプ１
６の駆動で燃料輸送ライン１８を通し燃料貯蔵タンク１
９に導いて貯蔵できるようにし、且つ上記熱機関１１の
排ガスライン１２の途中から分岐させた廃熱ライン２０
に廃熱回収ボイラの如き廃熱回収器２１を設置し、更
に、該廃熱回収器２１を通過した後の廃熱ライン２０を
２本ライン２０ａ，２０ｂに分けて、一方のライン２０
ａを、上記燃料輸送ライン１８の外壁に巻き付ける等に
より沿わせて保温器２２ａを構成するようにし、又、他
方のライン２０ｂを、上記燃料貯蔵タンク１９の外壁部
に導いて保温器２２ｂを構成するようにし、燃料輸送ラ
イン１８を通る液化ポリマー燃料１４と燃料貯蔵タンク
１９内に貯蔵される液化ポリマー燃料１４を廃熱回収器
２１で廃熱回収された後の廃熱で保温できるようにし
て、燃料貯蔵タンク１９内の液化ポリマー燃料１４を熱
機関１１の燃料として用いるようにする。

【００１８】更に、上記生成タンク８の頂部にガス抜出
管２３を接続して、該ガス抜出管２３の先端を、気液分
離器２４の気相側に組み付けたエコノマイザー２５に接
続すると共に、該気液分離器２４の液相側と上記燃料輸
送ライン１８の途中の位置との間に、開閉弁２６を備え
た戻りライン２７を接続し、且つ上記気液分離器２４の
気相側に排気ライン２８を接続して、生成タンク８内で
発生したガスをガス抜出管２３を通しエコノマイザー２
５により気液分離器２４内に噴射させ、再液化した液化
ポリマー燃料１４を戻りライン２７を通して燃料輸送ラ
イン１８に合流させるようにすると共に、発泡ガスの如
き不要ガスを排気ライン２８に排出させるようにする。

【００１９】上記燃料用ベース油１０としては、ライト
サイクルオイルの如き比重が０．８５以上で、燃料中の
炭素比率が高く且つその成分に多くのオレフィン分や芳
香族分を含む高密度炭化水素系燃料を用いるようにする
が、ライトサイクルオイルの代わりとしては、ベンゼ
ン、トルエン、Ｐ−キシレン、Ｏ−キシレン等を採用す
ることができる。

【００２０】又、上記燃料用ベース油１０の加熱のため
に廃熱を利用する熱機関としては、たとえば、ガスター
ビンやディーゼルエンジン、ボイラー等である。

【００２１】なお、図１において、２９は排ガスライン
１２の流量調整弁、３０は加熱器１３用の断熱材、３１
は保温器２２ｂ用の断熱材、３２は廃熱回収器２１の下
流側で且つライン２０ａ，２０ｂの分岐部よりも上流側
に位置する廃熱ライン２０に接続したバイパスライン、
３３はバイパス弁を示す。

【００２２】廃ポリスチレン１を液化ポリマー燃料とす
る場合は、予め、生成タンク８内にベース油供給ライン
９よりシュート４を通し一定量の燃料用ベース油１０と
してライトサイクルオイルを入れ、熱機関１１の排ガス
ライン１２により構成した加熱器１３による４００℃前
後の排ガスのエネルギーを用いて燃料用ベース油１０を
６０〜２００℃の温度となるように加熱した状態として
おく。かかる状態において、粉砕機２で細かく粉砕され
た廃ポリスチレン１を加圧タンク３から排出し、生成タ
ンク８内に収容されている燃料用ベース油１０中に、混
合重量割合が４０％以下となるように供給して、撹拌機
７で撹拌、混合することで、燃料用ベース油１０中に廃
ポリスチレン１を溶解させ、液化ポリマー化させること
により液化ポリマー燃料１４が生成される。

【００２３】上記において、比重が０．８５以上の高密
度炭化水素系燃料からなる燃料用ベース油１０に廃ポリ
スチレン１を溶解させてなる液化ポリマー燃料１４は、
燃料用ベース油１０として６０〜２００℃に加熱したラ
イトサイクルオイルにポリプロピレンを２０％、ポリエ
チレンを１０％混合させて液化ポリマー化した場合、粘
度は最も低く、したがって、ガスタービンやボイラー等
の燃料として支障なく使用することができる。すなわ
ち、ガスタービンやボイラーで使用する燃料は、ディー
ゼルエンジンで使用する燃料よりも細かく微粒化するこ
とが要求されるが、上記したように、ライトサイクルオ
イルからなる燃料用ベース油１０に廃ポリスチレン１を
溶解させてなる液化ポリマー燃料１４は、低粘度であっ
て微粒化し易いので、ディーゼルエンジンに限らず、ガ
スタービンやボイラーの燃料としても安定して使用する
ことができて極めて有利となる。又、液化ポリマー燃料
１４は、４０〜２００℃と低い温度で低粘度の液体状態
を維持できることから、熱機関１１と組み合わせること
により、熱機関１１の廃熱を利用して生成することがで
きるので、保温のための加熱コストを削減でき、低コス
ト、コンパクトなサーマルリサイクルシステムを構築す
ることができる。なお、図３から明らかなように、生成
された液化ポリマー燃料１１は、４０℃程度の低い温度
でも固化しないことが確認されているが、加熱や保温を
安定して行うには６０℃以上とするのが望ましい。

【００２４】上記のように本発明により生成される液化
ポリマー燃料１４は、低い温度でも低粘度を維持できる
ことから、生成タンク８で廃ポリスチレンによる液化ポ
リマー燃料１４が生成されると、開閉弁１５を開いて輸
送ポンプ１６を駆動することにより、生成タンク８内の
液化ポリマー燃料１４を燃料輸送ライン１８を通し燃料
貯蔵タンク１９に送り、しかる後、熱機関１１に供給し
て熱機関１１の燃料として使用させるようにする。この
際、熱機関１１の排ガスライン１２より廃熱ライン２０
に導いた排ガスの熱エネルギーを廃熱回収器２１で回収
させるようにし、熱回収後の１００℃前後の排ガスのエ
ネルギーを用いて、廃熱ライン２０から分岐させた一方
のライン２０ａによる保温器２２ａで、燃料輸送ライン
１８を通る液化ポリマー燃料１４を保温状態にすると共
に、廃熱ライン２０から分岐させた他方のライン２０ｂ
による保温器２２ｂで燃料貯蔵タンク１９内に貯蔵され
た液化ポリマー燃料１４を保温するようにする。上記燃
料貯蔵タンク１９内に貯蔵される液化ポリマー燃料１４
は、燃料輸送ライン１８を通るときに、混在している異
物（他の廃プラスチック類等）が除去されるので、熱機
関１１で安定して燃焼させることができる。なお、生成
タンク８内で発生した蒸発ガスは、ガス抜出ライン２３
を通りエコノマイザー２５により気液分離器２４に導か
れて気液分離され、液化したものが戻りライン２７を通
り燃料輸送ライン１８に合流させられるため、発泡ガス
等の不要ガスのみを排気ラインに排出することができ、
廃ポリスチレン１を有効にリサイクルすることができ
る。

【００２５】このように、本発明においては、単純な生
成方法で液化ポリマー燃料１４を生成できることから、
装置全体の規模としても小型のもので済む。したがっ
て、１つの工場で広範囲の地域をカバーする必要がな
く、廃ポリスチレンが廃出されるところに工場を建てれ
ばよいので、廃ポリスチレンの収集（輸送）コストを低
く抑えることができる。又、特に、再利用燃料をポリス
チレンに限定したことから、局所的に発生する廃ポリス
チレンを効率よくリサイクルすることができる。

【００２６】次に、図２は本発明の実施の他の形態を示
すもので、図１に示したものと同様な構成において、熱
機関１１の排ガスライン１２を用いて構成される加熱器
１３を生成タンク８に装備させるようにすることに代え
て、排ガスライン１２に熱交換器３４を設けて、該熱交
換器３４に通した熱交換ライン３５を生成タンク８に導
いて加熱器３６を構成するようにし、且つ該熱交換ライ
ン３４に、水又は油を流して、蒸気又は加熱油を生成タ
ンク８に導いて燃料用ベース油１０の加熱に用いるよう
にしたものである。３７は熱交換ライン３４の流量調整
弁を示す。

【００２７】図２の実施の形態では、熱機関１１の廃熱
を、熱交換器３４で熱交換させてから生成タンク８に導
くようにしたので、生成タンク８内での燃料用ベース油
１０の加熱のために、蒸気や加熱油を任意に選定して使
用することができ、熱交換器３４でこれら蒸気や加熱油
の温度コントロールを容易に行うことができて有利とな
る。

【００２８】なお、上記実施の形態では、燃料輸送ライ
ン１８の輸送ポンプ１６よりも下流側位置にフィルター
１７を配置した場合を示したが、上流側位置であっても
よいこと、又、ベース油供給ライン９は生成タンク８に
直接接続してもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、次の
如き優れた効果を発揮する。 比重が０．８５以上の高密度炭化水素系燃料を燃料用
ベース油として加熱し、これに廃ポリスチレンを混合し
溶解させ、液化ポリマー燃料を生成する廃ポリスチレン
による液化ポリマー燃料の生成方法としてあるので、廃
ポリスチレンを沈殿物が生じないように溶解させること
ができて、低粘度の液化ポリマー燃料を得ることがで
き、この際、ベース油の加熱温度は６０〜２００℃とす
ることにより、廃ポリスチレンの溶解を良好に行うこと
ができる。 燃料用ベース油に対する廃ポリスチレンの混合重量割
合を、４０％以下として、高プラスチック濃度の液化ポ
リマー燃料としても低い温度で低粘度を維持することが
できる。 撹拌機を備え且つ比重が０．８５以上の高密度炭化水
素系燃料を燃料用ベース油として収容させるようにした
生成タンクに、熱機関の廃熱により上記燃料用ベース油
を加熱するための加熱器を装備させ、且つ上記生成タン
クに廃ポリスチレンを投入できるようにし、生成タンク
内で熱機関の廃熱で加熱された燃料用ベース油により廃
ポリスチレンを液化ポリマー燃料化させるようにした構
成とすることにより、熱機関の廃熱を利用して液化ポリ
マー燃料を安価に生成することができる。 生成タンクに、燃料輸送ラインを介して燃料貯蔵タン
クを接続し、且つ該燃料貯蔵タンクに、熱機関の廃熱を
利用した保温器を装備させた構成とすることにより熱機
関の廃熱で燃料を保温でき、コンパクトなサーマルリサ
イクルシステムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃ポリスチレンによる液化ポリマー燃
料の生成装置の実施の一形態を示す概要図である。

【図２】本発明の実施の他の形態を示す概要図である。

【符号の説明】

１ 廃ポリスチレン ７ 撹拌器 ８ 生成タンク １０ 燃料用ベース油 １１ 熱機関 １３ 加熱器 １４ 液化ポリマー燃料 １８ 燃料輸送ライン １９ 燃料貯蔵タンク ２２ｂ 保温器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤森 俊郎 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター基盤技術研究所内 Ｆターム(参考） 4F301 AA15 CA09 CA12 CA42 CA53 CA72 4H029 CA05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 比重が０．８５以上の高密度炭化水素系
   燃料を燃料用ベース油として加熱し、これに廃ポリスチ
   レンを混ぜて溶解させ、液化ポリマー燃料を生成するこ
   とを特徴とする廃ポリスチレンによる液化ポリマー燃料
   の生成方法。
2. 【請求項２】 廃ポリスチレンを６０〜２００℃に加熱
   した燃料用ベース油により液化ポリマー燃料とする請求
   項１記載の廃ポリスチレンによる液化ポリマー燃料の生
   成方法。
3. 【請求項３】 燃料用ベース油に対する廃ポリスチレン
   の混合重量割合を、４０％以下とした請求項１又は２記
   載の廃ポリスチレンによる液化ポリマー燃料の生成方
   法。
4. 【請求項４】 撹拌機を備え且つ比重が０．８５以上の
   高密度炭化水素系燃料を燃料用ベース油として収容させ
   るようにした生成タンクに、熱機関の廃熱により上記燃
   料用ベース油を加熱するための加熱器を装備させ、且つ
   上記生成タンクに廃ポリスチレンを投入できるように
   し、生成タンク内で熱機関の廃熱で加熱された燃料用ベ
   ース油により廃ポリスチレンを液化ポリマー燃料化させ
   るようにした構成を有することを特徴とする廃ポリスチ
   レンによる液化ポリマー燃料の生成装置。
5. 【請求項５】 生成タンクに、燃料輸送ラインを介して
   燃料貯蔵タンクを接続し、且つ該燃料貯蔵タンクに、熱
   機関の廃熱を利用した保温器を装備させた請求項４記載
   の廃ポリスチレンによる液化ポリマー燃料の生成装置。