JP2004034534A - 廃プラスチックの気流搬送方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃プラスチックガス化炉への廃プラスチック粒子の投入を安定して行い、ガス化炉操業を安定させる。
【解決手段】廃プラスチックに含まれる大粒径粒子や綿状物質、フラフを除去することでホッパ内や供給配管での粒子の流れを安定させる。また、供給ホッパに撹拌翼を設けて粒子の棚つりを防止する。撹拌翼の動作は断続的に行うことができ廃プラスチック粒子の機械的な分解を防止する。
【選択図】　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチックをガス化炉に気流搬送する方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃プラスチックを部分酸化によりガス化し燃料ガスを製造する方法としては、特開平１１−２１６４４５号公報において、廃プラスチックのガス化方法が示されている。特開２０００−２５５７８２号公報にはプラスチック粒子を気流搬送するホッパ内の下部に回転翼を設け、搬送管に付着する粒子を掻き取りながら気流搬送を行うホッパ形状が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−２１６４４５号公報で提示した方法によるプラスチックのガス化では、ガス化炉に投入される廃プラスチックの搬送については特に述べられていない。廃プラスチックは、気流搬送に適した数ｍｍ程度の粒径のものを破砕や成形により作る際にフィルム状のものや繊維状のものが発生することがあり、そのような形状のものが多く含まれていると気流搬送を行うためのホッパの内部での粒子の流れを阻害し、ホッパ内の棚つりや供給配管の閉塞といったトラブルの原因となり、ガス化炉への廃プラスチックの供給が不安定になるという問題があった。また、特開２０００−２５５７８２号公報による方法では、ホッパーから粒子を排出する配管が上向きについており搬送ガス量が多くなるという問題があった。さらに、搬送ガスに窒素ガスを用いた場合には、ガス化生成ガス中の窒素ガス濃度が上昇し、生成ガスの熱量が低下するという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明の廃プラスチックの気流搬送方法およびその装置は、以下の通りである。
【０００５】
（１）　少なくとも破砕、成形された廃プラスチックをガス化炉へ気流搬送する方法において、一定粒度以上の廃プラスチックを分離除去処理したものを、ガス化炉へ気流搬送することを特徴とする廃プラスチックの気流搬送方法。
【０００６】
（２）　少なくとも破砕、成形された廃プラスチックをガス化炉へ気流搬送する方法において、少なくとも綿状、フラフ状のいずれか一方または双方の廃プラスチックを分離除去処理したものを、ガス化炉へ気流搬送することを特徴とする廃プラスチックの気流搬送方法。
【０００７】
（３）　少なくとも破砕、成形された廃プラスチックをガス化炉へ気流搬送する方法において、一定粒度以上の廃プラスチックと、さらに少なくとも綿状、フラフ状のいずれか一方または双方の廃プラスチックを分離除去処理したものを、ガス化炉へ気流搬送することを特徴とする廃プラスチックの気流搬送方法。
【０００８】
（４）　前記（１）〜（３）いずれか一つに記載の廃プラスチックの気流搬送方法において、前記分離除去処理した廃プラスチックを、さらに容器内で攪拌するに際し、廃プラスチックの撹拌の停止時に、廃プラスチックの排出口を塞がない位置に撹拌翼を停止させることを特徴とする廃プラスチックの気流搬送方法。
【０００９】
（５）　少なくとも破砕、成形された廃プラスチックを、容器内で攪拌したものをガス化炉へ気流搬送する方法において、廃プラスチックの撹拌の停止時に、廃プラスチックの排出口を塞がない位置に撹拌翼を停止させることを特徴とする廃プラスチックの気流搬送方法。
【００１０】
（６）　廃プラスチックの搬送ガスとして、廃プラスチックのガス化で得られたガスを用いることを特徴とする前記（１）〜（５）いずれか一つに記載の廃プラスチックの気流搬送方法。
【００１１】
（７）　廃プラスチックを収納する容器と、廃プラスチックをガス化炉へ気流搬送する手段を有する装置において、廃プラスチック容器内に撹拌翼が設けられ、さらに廃プラスチック容器からの供給手段としてロータリーバルブが設けられたことを特徴とする廃プラスチックの気流搬送装置。
【００１２】
（８）　撹拌翼の位置を検出するセンサーを有し、さらに撹拌翼の停止時に撹拌翼の位置を特定の位置に保持する機能を有することを特徴とする、請求項７に記載の廃プラスチックの気流搬送装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
廃プラスチックのガス化とは、廃プラスチックを酸素、水蒸気、空気のいずれか一種類以上を用いて部分酸化し、主にＣＯおよび水素からなるガスに転換することを言う。このガス化反応は、通常１１００℃以上の高温で行われ、ガス化炉に投入される廃プラスチックおよび酸素等の酸化剤はガス化バーナーから供給され、炉内で混合しガス化反応を起こす。ガス化炉内での粒子のガス化反応（廃プラスチック粒子の揮発）は数秒で完了し、生成したガスのガス化炉内での滞留時間も数秒のオーダーである。
【００１４】
このような急速な反応においてガス化炉に投入される原料などの安定した供給は、安定した操業にとって不可欠なものである。酸素や水蒸気などは流体であり安定した供給が可能であるが、固体の廃プラスチックは供給が不安定になりやすい。
【００１５】
そこで、廃プラスチック粒子の気流搬送を安定して行うためには、供給する粒子を貯留するホッパ内での廃プラスチック粒子に含まれる一定粒度以上の粒子の廃プラスチックを取り除くことが必要となることを見出した。一定粒度以上の粒子の粒径（最大径）は、搬送配管との関係でほぼ決まり、搬送配管内径の１／３から１／４程度の大きさであり、それ以上に大きな粒子が含まれると配管の閉塞が発生し易くなり廃プラスチック粒子の安定供給の障害となる。従って、この供給不安定な状態を防ぐためには、廃プラスチックをガス化炉に供給するためのホッパ（供給ホッパ）に廃プラスチックを投入する前に、この原因物質である一定粒度以上の粒子を除去すればよい。一定粒度以上の粒子の除去は金網などのふるいを用いれば良く、金網を多段にすることが好ましい。
【００１６】
また、直径０．１ｍｍ程度以下の糸状のプラスチックで構成される綿状物質や、フィルムやテープなどのごく薄いフラフ状（フィルム状プラスチックを破砕機で破砕した小片のこと）のものについて、取り除くことが必要となることを見出した。これらの綿状物質やフラフ状のものは、廃プラスチック粒子のホッパ内での流れを阻害し、棚つりの原因となる。ホッパ内で廃プラスチック粒子が棚つりを起こす、あるいは棚つりに至らないまでもスムーズな流れを形成しない場合には、廃プラスチック粒子のガス化炉への供給が不安定なものとなる。従って、この供給不安定な状態を防ぐためには、廃プラスチックをガス化炉に供給するためのホッパ（供給ホッパ）に廃プラスチックを投入する前に、この原因物質である綿状物質やフラフ状のものを除去すればよい。
【００１７】
綿状物質やフラフ状のものの除去については、廃プラスチック粒子との比重差を用いた風力分級装置等を使えば分離可能である。
【００１８】
もちろん、上記の一定粒度以上の粒子の廃プラスチックと、直径０．１ｍｍ程度以下の糸状のプラスチックで構成される綿状物質や、フィルムやテープなどのごく薄いフラフ状（フィルム状プラスチックを破砕機で破砕した小片のこと）のものを、どちらも除去した廃プラスチックを用いても良いことは言うまでもない。
【００１９】
さらに、供給ホッパ内での粒子の流れの安定については、供給ホッパ内を攪拌することで改善される。この撹拌の役割は、廃プラスチック粒子がホッパからガス化炉へ供給された際に、廃プラスチック粒子層内の一部分だけが流れ出て、ホッパ内が棚つり状態になってしまう現象を防ぐためである。攪拌は通常、攪拌翼を用いる。
【００２０】
ただし、この撹拌翼を常時動作させると、撹拌翼自身が廃プラスチック粒子を壊してしまうことから、撹拌翼は連続的に動作させず、適正な間隔で断続的に動作させることで、廃プラスチック粒子の破壊を防ぐことが可能となるため好ましい。廃プラスチック粒子を壊してしまうと綿状物質やフラフ状のものが多くなり、ホッパ内での棚つりなどの原因となる。そして、撹拌翼を停止する場合には供給ホッパからの廃プラスチック粒子の排出口を防ぐ形にならないようにする必要があり、そのためには、撹拌翼を廃プラスチック粒子排出の邪魔にならない特定の位置、すなわち排出口を塞がない位置に停止させれば良い。
【００２１】
撹拌翼を特定の位置に停止させるためには、撹拌翼の軸などの部位に撹拌翼の位置を検出するセンサーを取り付け、撹拌翼を動作させるモーターなどと連動させることで可能となる。
【００２２】
さらに、供給ホッパからの廃プラスチックの供給にロータリーバルブを使用することにより高い固気比での搬送が可能になるため、好ましい。
【００２３】
また、廃プラスチックをガス化炉に気流搬送する際に、搬送ガスに窒素ガスの代わりにガス化ガスを使用すれば生成ガス中の窒素濃度を低く抑えることができ、生成ガス熱量を高くすることが可能となる。この際、ガス化炉から発生するガスに塩化水素等の塩素含有成分が含まれる場合は、塩化水素等の塩素含有成分を除去した精製ガスを用いることで設備の保護が図られるため、好ましい。
【００２４】
次に、本発明について図面を用いて詳細に説明する。図１は、発明の廃プラスチックのガス化方法のフローを、図２に供給ホッパの概略図を示す。廃プラスチック１はふるい２でふるい上粒子１０を風力分級器３で綿状物質、フラフ１１を除去された後、供給ホッパ４に貯蔵され、気流搬送によりガス化炉５に供給される。ガス化炉５には通常、酸素または空気と、水蒸気１２が投入され、廃プラスチックとガス化反応を起こし、ＣＯ、ＣＯ_２、Ｈ_２、Ｈ_２Ｏ、ＨＣｌ等を主成分とするガスとなる。このガスは、ス冷却装置６で冷却後、熱回収器７で顕熱回収が行われる。ガスに含まれるダスト１３は固体物除去装置８で回収される。ガスに含まれる塩化水素は塩酸回収装置９で塩酸１４として回収される。塩酸除去後のガスは製品ガス１５となり燃料や化学原料として使用可能であるが、一部をリサイクルガス１６として供給ホッパ４からガス化炉５へ気流搬送される際の搬送ガスとして窒素ガスの代わりに用いることで製品ガス１５中の窒素濃度を下げることが可能となる。
【００２５】
図２は、給ホッパの概略図である。廃プラスチック２１はふるい２２、風力分級器２３を通り供給ホッパ２４に蓄えられる。大粒径粒子、綿状物質、フラフ除去処理後、廃プラスチック２５はロータリーバルブ２８により切り出され、ガス化炉への搬送配管２９から搬送ガス３０とともにガス化炉に送られる。撹拌翼２６が供給ホッパ２４の下部、ロータリーバルブ２８の上部に設置されている。撹拌翼の回転軸２７に付けられたマーカー３１の位置を検出器３２で検出し、回転軸２７を特定の位置で停止するようにモーター３３を運転することで、すなわちロータリーバルブへの排出口に撹拌翼２６が停止しない様にすることで、廃プラスチックの流れを阻害することがなくなる。
【００２６】
本発明における廃プラスチックとは一般廃棄物、産業廃棄物として発生するプラスチックの総称である。また、工業分析による揮発分を７０質量％程度以上含んだプラスチック樹脂を指す。
【００２７】
【実施例】
つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００２８】
実施例１
本発明による実施例を５ｔｏｎ／ｄ廃プラスチックガス化設備を用いて実施した場合について説明する。廃プラスチックは、炭素７２質量％、水素１０質量％、酸素９．７質量％、塩素２．５質量％および質量％を含む組成のものを使用した。供給ホッパに廃プラスチックを準備する際に７．３ｍｍ間隔の金網ふるいを２段にして大粒径の粒子を除去し、風力分級器により綿状物質、フラフを除去した。ふるいおよび風力分級器を使用した場合と使用しない場合の比較を表１に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
ふるいおよび風力分級器により大粒径の粒子を除去し、綿状物質、フラフを除去した場合は、廃プラスチックの供給が安定していた。ガス化炉の操業は２００ｋｇ／ｈ平均で行った。ふるいおよび風力分級器を使用することで大粒径の粒子を原料となる廃プラスチックの約２質量％、綿状物質およびフラフを原料となる廃プラスチックの約４質量％除去して操業を行った。ただし、攪拌を行っていないので、ホッパ棚つりが少し発生したものの、供給に問題となることはなかった。
【００３１】
また、ふるいおよび風力分級器による大粒径の粒子の除去や、綿状物質、フラフの除去を行わなかった場合は、瞬間的な配管閉塞に起因する供給量の変動が認められたものの、供給に問題となることはなかった。
【００３２】
さらに、ふるいおよび風力分級器による大粒径の粒子の除去や、綿状物質、フラフの除去を行い、かつ攪拌も行った場合は、配管閉塞が発生しなかっただけでなく、ホッパ棚つりも発生せず、非常に安定して供給できた。
【００３３】
また、ガス化には酸素１８０Ｎｍ^３／ｈ、水蒸気６０ｋｇ／ｈを用い、搬送ガスとして１００容量％の窒素を１００Ｎｍ^３／ｈ使用した場合、発生ガス組成は、ＣＯ：３０容量％、ＣＯ２：８．７容量％、水素２５容量％、水蒸気２１．５容量％、窒素１５容量％および塩化水素０．５容量％となり、発生ガス熱量は８．２５ＭＪ／Ｎｍ^３−ｄｒｙであった。
【００３４】
これに対し、上記搬送ガスの６０容量％を脱塩素後の生成ガスで置き換えることにより９．３０ＭＪ／Ｎｍ^３−ｄｒｙに上げることが可能となった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の廃プラスチックのガス化方法および装置によって、廃プラスチックのガス化炉への安定した供給が可能となり、ガス化炉の操業を安定して行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明例の廃プラスチックガス化装置フロー。
【図２】本発明例の供給ホッパ概略図。
【符号の説明】
１　廃プラスチック、
２　ふるい、
３　風力分級器、
４　供給ホッパ、
５　ガス化炉、
６　ガス冷却装置、
７　熱回収器、
８　固体物除去装置、
９　塩酸回収装置、
１０　ふるい上粒子、
１１　綿状物質、フラフ、
１２　酸素、空気、または水蒸気、
１３　ダスト、
１４　塩酸、
１５　製品ガス、
１６　リサイクルガス、
２１　廃プラスチック、
２２　ふるい、
２３　風力分級器、
２４　供給ホッパ、
２５　処理後廃プラスチック、
２６　撹拌翼、
２７　回転軸、
２８　ロータリーバルブ、
２９　搬送配管、
３０　搬送ガス、
３１　マーカー、
３２　検出器、
３３　モーター。

Claims (8)

1. 少なくとも破砕、成形された廃プラスチックをガス化炉へ気流搬送する方法において、一定粒度以上の廃プラスチックを分離除去処理したものを、ガス化炉へ気流搬送することを特徴とする廃プラスチックの気流搬送方法。
2. 少なくとも破砕、成形された廃プラスチックをガス化炉へ気流搬送する方法において、少なくとも綿状、フラフ状のいずれか一方または双方の廃プラスチックを分離除去処理したものを、ガス化炉へ気流搬送することを特徴とする廃プラスチックの気流搬送方法。
3. 少なくとも破砕、成形された廃プラスチックをガス化炉へ気流搬送する方法において、一定粒度以上の廃プラスチックと、さらに少なくとも綿状、フラフ状のいずれか一方または双方の廃プラスチックを分離除去処理したものを、ガス化炉へ気流搬送することを特徴とする廃プラスチックの気流搬送方法。
4. 請求項１〜３いずれか一つに記載の廃プラスチックの気流搬送方法において、前記分離除去処理した廃プラスチックを、さらに容器内で攪拌するに際し、廃プラスチックの撹拌の停止時に、廃プラスチックの排出口を塞がない位置に撹拌翼を停止させることを特徴とする廃プラスチックの気流搬送方法。
5. 少なくとも破砕、成形された廃プラスチックを、容器内で攪拌したものをガス化炉へ気流搬送する方法において、廃プラスチックの撹拌の停止時に、廃プラスチックの排出口を塞がない位置に撹拌翼を停止させることを特徴とする廃プラスチックの気流搬送方法。
6. 廃プラスチックの搬送ガスとして、廃プラスチックのガス化で得られたガスを用いることを特徴とする、請求項１〜５いずれか一つに記載の廃プラスチックの気流搬送方法。
7. 廃プラスチックを収納する容器と、廃プラスチックをガス化炉へ気流搬送する手段を有する装置において、廃プラスチック容器内に撹拌翼が設けられ、さらに廃プラスチック容器からの供給手段としてロータリーバルブが設けられたことを特徴とする廃プラスチックの気流搬送装置。
8. 撹拌翼の位置を検出するセンサーを有し、さらに撹拌翼の停止時に撹拌翼の位置を特定の位置に保持する機能を有することを特徴とする、請求項７に記載の廃プラスチックの気流搬送装置。

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