JP2004035851A - Liquefaction apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油化装置に関し、より詳しくは、産業廃棄物系又は一般廃棄物系プラスチックなどの油化対象物を常圧下で処理し、サーマルリサイクルとしての燃料油を回収できる油化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
産業廃棄物又は一般廃棄物に含まれる使用済みの廃プラスチックは、容積が大きく、自然分解しないため、ごみ処分場での場所を確保する上で問題となっている。ごみ処理場では、通常、大部分が埋め立てや焼却により処理されている。しかし、その一部は、サーマルリサイクルの観点から粉砕し、該粉砕物を熱分解し、分解ガスを接触改質し、燃料として有用な油(灯油、ガソリン等)を製造することにより再利用されている。
【0003】
廃プラスチックの油化処理技術は、最近の十数年間にかなり進展し、様々な油化装置の開発もなされている。例えば、年間数万トンまで処理可能な大型油化装置から年間数百トン程度処理可能な小型油化装置まで処理量に応じた各種の油化装置が開発されている(特開平9−13045号公報、特開平10−86153号公報等)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
高品位の燃料油を回収する目的で、これまでに触媒を利用した接触分解操作や複雑な蒸留操作を有する油化装置も開発されている(特開平11−61146号等)。しかし、そのような油化装置では、廃プラスチック類に紙、布、金属、熱硬化性樹脂、塩素系樹脂などの異物が混入している場合にはトラブルが生じ易くプラントがうまく稼働せず、また、一般に触媒として用いられているゼオライト、金属触媒等は寿命が短いため、油化装置を安定して稼動できない等の問題があった。
【0005】
また、これまでの油化装置では、熱分解釜内における混合・攪拌が不充分であったため、一般廃棄物系プラスチック等の塩素系樹脂を含むプラスチックを処理する場合、熱分解釜内で塩化水素ガス濃度が局所的に高くなり、塩化水素が原料中に含まれる塩化ビニル系樹脂の可塑剤の分解物と反応して新たに有機塩素化合物を生成し、これが生成油の品質を低下させるという問題もあった。さらに、これまでの油化装置の多くは、熱分解釜の加熱は直火加熱方式を採用していたため、輻射熱により熱分解釜内が局所的に過熱され、熱分解釜内に炭化物を激しく生成し、これが熱分解釜内での混合・攪拌効率を低下させるため、安定した油化装置の稼動を困難にしていた。
【0006】
一方、油化装置の稼動させる上で、作業の安全性を確保する必要がある。これまでの廃プラスチック工場では、廃プラスチックを熱分解釜又は溶融機に供給する際に空気が侵入し、あるいは熱分解釜から高温の分解残渣物を取り出す際の防火設備の不備が原因で、火災事故につながるケースもあり、大きな問題となっていた。
したがって、かねてから実用スケールで安定して稼動でき、かつ上記諸問題のない新規な油化装置の開発が望まれていた。
【0007】
本発明は、上記諸問題に鑑みてなされたものであり、廃プラスチック等の油化対象物を実用スケールで処理し、該油化対象物から高純度の燃料油を安全かつ安定して回収できる油化装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、油化装置の操作上の諸問題を解決すべく、油化装置における熱分解釜内での油化対象物の溶融、分解、混練等の様々な条件につき鋭意検討した。その結果、装置をスケールアップしても高い稼働率で操業でき、しかも長期間に亘って安定した操業が可能である手段を見出し、本発明の油化装置を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明の目的は、油化対象物を含む原料を密閉された熱分解釜内で加熱し、該熱分解釜内で分解生成された燃料油を主成分とする気体を冷却することにより燃料油を回収するための油化装置であって、前記熱分解釜が供給された前記原料を混練するための原料混練手段と、底部に堆積した残渣物を前記熱分解釜から排出するための残渣物排出手段とを有することを特徴とする油化装置により達成される。
【0010】
また、本発明の油化装置の好ましい態様は、以下のとおりである。
(1)前記熱分解釜が溶融した前記原料の液位を調整するための液位調整手段を有する前記油化装置。
(2)前記残渣物排出手段により前記熱分解釜から排出された残渣物を前記熱分解釜内の前記原料の液位よりも高所で抜出する残渣物抜出手段を有する前記油化装置。
(3)前記熱分解釜を加熱するための加熱室を熱分解釜の外周部に有する前記油化装置。
(4)前記熱分解釜内に前記原料を供給するための原料供給手段を有する前記油化装置。
(5)前記熱分解釜が前記熱分解釜内の上部に貝殻層をさらに有する前記油化装置。
(6)前記油化対象物がプラスチック、タイヤ及び厨芥の群から選ばれる少なくとも1種を含む前記油化装置。
(7)前記原料混練手段が2軸式リボンミキサーである前記油化装置。
(8)前記残渣物排出手段が混合・排出スクリューコンベアである前記油化装置。
(9)前記液位調整手段がロードセルである前記油化装置。
(10)前記加熱室内に燃焼ガスを循環させる前記油化装置。
(11)前記原料供給手段が圧密部を有するスクリューコンベアである前記油化装置。
【0011】
本発明の油化装置は、熱分解釜に原料混練手段を有する。これにより本発明の油化装置は、油化対象物を熱分解釜内で均一に溶融混合でき、油化対象物の温度を均一にできる。さらに、油化対象物の熱分解反応により生成された塩化水素を熱分解釜内で均等に分散できるため、油化対象物中の塩化ビニル系樹脂の可塑剤の分解物と塩化水素との副反応を大幅に抑えることができ、これにより塩素含有量の少ない高品質の燃料油を生成できる。また、本発明の油化装置は熱分解釜に残渣物排出手段を有することにより、熱分解釜の底部に堆積する残渣物を効率よく抜出できる。
【0012】
また、本発明の油化装置における熱分解釜は、液位調整手段を有することもできる。これにより、熱分解釜内の油化対象物の液位が一定のレベルに保たれ、液位の低下に伴う熱分解釜内への空気の侵入を防止できる。
【0013】
また、本発明の油化装置は、熱分解釜の油化対象物の液位よりも高所で残渣物を抜出する残渣物抜出手段を有することもできる。これにより、本発明の油化装置から残渣物を抜き出す際に空気が熱分解釜内へ逆流することもなく、油化装置の安全性を一層向上できる。
【0014】
また、本発明の油化装置は、熱分解釜を加熱するための加熱室を熱分解釜の底部外周に有することができる。これにより、本発明の油化装置は、熱分解釜の局所的な過熱を回避できるとともに、熱分解釜全体を温和かつ均一に加熱でき、炭化物の析出を大幅に減少して安定した操業を可能とする。
【0015】
さらに本発明の油化装置は、原料を熱分解釜内へ供給するための原料供給手段を有することができる。これにより本発明の油化装置では連続して熱分解釜内へ原料を供給できる。特に本発明の原料供給手段が圧密部の設けられたスクリューコンベアである場合には、原料供給時における熱分解釜内への空気の侵入を防止できるため、熱分解釜内の密閉性をさらに向上できる。
【0016】
また、本発明の油化装置は、熱分解釜の上部に貝殻層を有することができる。これにより本発明の油化装置は、熱分解釜で発生する塩化水素ガスを効率よく除去でき、かつ熱分解釜内で溶融した油化対象物の飛沫が分解ガスから分離されて燃料油の色相が悪化するのを防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態につき、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0018】
図1は、本発明の好適な一実施例の概略図である。図2は、図1の一実施例のI−I線における概略断面図である。図3は、図1の一実施例のII−II線における概略断面図である。
図1に示されるように、本発明の油化装置1は、原料供給ホッパー10、原料供給コンベア20、熱分解釜30、加熱室40、熱源供給室50、残渣物抜出コンベア60、及び残渣物抜出槽70を有する。
【0019】
原料供給ホッパー10は、投入された油化対象物を含む原料(以下、「原料」という。)を貯留すると共に、原料を閉塞しないように混合しながら一定量を供給するための容器である。原料供給ホッパー10内でミキサーにより攪拌混合された原料は、原料供給ホッパー10の底部に設けられた供給口から原料供給コンベア20Aへ順次供給される。なお、図1には図示されてないが、原料供給ホッパー10の供給口にはセンサー付バルブ機構を設けて供給口を開閉させ、原料供給コンベア20Aへ供給される原料を所定の量に制御することもできる。
【0020】
原料に含まれる油化対象物は、プラスチック、タイヤ及び厨芥から選ばれる少なくとも1種を含む。油化対象物となるプラスチックは、熱分解釜30内で溶融して液状になるものであれば、熱可塑性樹脂及びその発泡体等のいずれであってもよく、熱可塑性樹脂の多い一般廃棄物系の混合プラスチックであることが好ましい。
【0021】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン系樹脂等のビニル系樹脂等が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。これらの樹脂のうち、溶融のし易さ、収率等の観点から、熱可塑性樹脂であることが好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン及びこれらの混合物を挙げることができる。
【0022】
油化対象物となる厨芥としては、例えば、下水汚泥、グリストラップ、ピット等の油分の含有量が多いものが挙げられる。また、油化対象となるタイヤとしては、自動車、自転車等に使用されている通常のタイヤを挙げることができる。
【0023】
油化対象物中のプラスチック、タイヤ、厨芥等の含有量は高いほど望ましく、プラスチックのみ、タイヤのみ、厨芥のみ、あるいはこれらの混合物として選別することが好ましく、プラスチックのみであることがより好ましい。原料に塩化ビニル、塩化ビニリデンなどの塩素系樹脂が多く含まれるときは、原料溶融時における塩化水素ガスの大量発生を防ぐために、あらかじめ比重分別などの前処理を行い、塩素系樹脂成分を除去しておくことが望ましい。
【0024】
本発明では、プラスチック、タイヤ、厨芥以外の他の異物、例えば、段ボール紙、広告紙、新聞紙等の紙類などが混入されていてもよい。但し、異物の混入量はできる限り少ない方が好ましく、油化対象物により異なるが、油化対象物に対し、0〜50重量%の範囲であることが好ましく、0〜5重量%であることがさらに好ましい。
【0025】
原料供給コンベア20は、本発明の原料供給手段に相当するものであり、原料供給ホッパー10から供給された原料を熱分解釜30内へ搬送するために、回転軸21、スクリュー22及び駆動モーター23で構成される。回転軸21の一端側は駆動モーター23に接続され、他端側は軸受に受けられる。スクリュー22は、原料を熱分解釜30へ搬送できれば、羽根の形状、枚数、ピッチ、原料への加圧力等は特に制限されない。スクリュー22は、例えばピッチが50〜250mmの螺旋状羽根であることができる。駆動モーター23は、接続された回転軸21を介して駆動力を回転力としてスクリュー22へ伝達し、原料を熱分解釜30へ搬送する。駆動モーター23の単位時間当りの回転数は原料の搬送量に応じて適宜変更することができる。
【0026】
原料供給コンベア20は、原料供給時における熱分解釜30内への空気の侵入を少なくするために、圧密部(図示せず)を設けることができる。圧密部は、原料供給ホッパー10から供給された原料を圧密するための部位であり、例えば、原料供給コンベア20の途中に外筒径の5〜10倍の長さに相当するスクリュー22部分のピッチを狭めたり、あるいはスクリュー22の羽根の一部を省略したりして形成することができる。
【0027】
原料供給コンベア20は、本発明の油化装置では単数又は複数設けることができる。図1に示される実施例では、原料供給コンベア20は2つ設けられている(20A、20B)。原料供給ホッパー10から原料供給コンベア20Aに供給された原料は、原料供給コンベア20A内で圧密された後、原料供給ホッパー10側とは反対側の底部からフレキシブルチューブ24を経て原料供給コンベア20Bへ搬送される。原料供給コンベア20Bへ搬送された原料は、さらに原料供給コンベア20B内のスクリューの回転により熱分解釜30へ搬送される。
【0028】
次に、本発明における熱分解釜30を図1及び図2を用いて説明する。
一般に熱分解釜には竪型と横型とがあるが、本発明では温和な加熱を実現するため、伝熱面積の広さ、攪拌混合効率、残渣物排出手段の適用等を総合的に考慮し、横型の熱分解釜を用いることが好ましい。
熱分解釜30は、原料供給コンベア20から供給された原料を混練するための原料混練手段と、底部に堆積した残渣物を熱分解釜30から排出するための残渣排出手段とを有する。原料混練手段と残渣物排出手段とは、図1において、各々リボンミキサー31、混合排出スクリューコンベア32として表される。
【0029】
リボンミキサー31は、熱分解釜30内の溶融した原料を混練する働きと、熱分解釜30の周壁へ付着する炭化物を掻き取る働きとを有する。図3に示されるように、リボンミキサー31は、螺旋状(二重交差状)羽根33、回転軸34、及び駆動モーター35で構成される。リボンミキサー31は、駆動モーター35を駆動させ、回転軸34を所定の方向(原料排出方向及びその逆方向)へ回転させることにより、熱分解釜30内で溶融された原料を反対方向に移動交流を繰り返しながら攪拌混合することができる。
【0030】
リボンミキサー31は、攪拌効率を向上させるため、図2及び図3に示されるように単軸式よりも2軸式リボンミキサーを使用することが好ましい。リボンミキサー31の螺旋状羽根33の枚数は、特に限定されず、必要に応じて適宜決定できる。なお、図2及び図3に示されるリボンミキサーの螺旋状羽根33は2枚であるが、本発明はこれに限定されず、さらに螺旋状羽根33の枚数を増やすこともできる。例えば、螺旋状羽根を3〜8枚、好ましくは4〜5枚とすることもできる。
【0031】
混合排出スクリューコンベア32は、熱分解釜30内の混合と、熱分解釜30の底部に堆積した残渣物(分解不可能物と高沸点物)を熱分解釜30の外へ排出するためのものである。混合排出スクリューコンベア32は、正回転と逆回転が可能であり、通常は熱分解釜30の原料投入口に向かって回転し、溶融原料と原料とを混合する。混合排出スクリューコンベア32は、残渣物の排出が間歇的に行われる場合には、一定時間ごとにスクリューを逆回転して残渣物の排出を行う。
【0032】
混合排出スクリューコンベア32は、熱分解釜30内で溶融した原料中に含有される残渣物を連続的又は間歇的に熱分解釜30の外部へ排出するために、図2及び図3に示される構造とすることができる。図2に示されるように残渣物を集束しやすくするため、熱分解釜30の底部中央長手方向に混合排出スクリューコンベア32を設置する。混合排出スクリューコンベア32は、回転軸、スクリュー及び駆動モーターからなり、回転軸の太さ、スクリューの羽根の形状、外径、ピッチ数、単位時間当りの回転数などは、熱分解釜30の大きさと残渣物の排出量に応じて適宜決定できる。混合排出スクリューコンベア32からの残渣物の排出量は、後述する残渣物抜出手段からの抜出量に応じてバルブ機構41によって適宜制御される。
【0033】
熱分解釜30は、さらに溶融した原料の液位を調整するための液位調整手段を有することができる。本発明の液位調整手段は、熱分解釜30内の溶融した液状の原料が所定のレベル(図1のA−A’線)以下にならないように制御できれば、特に限定されず、例えば、原料の液面レベルを感知するレベルセンサーや、熱分解釜内の原料の質量から熱分解釜内での原料の液位を調整可能なロードセルを用いることができる。本発明では、比較的簡単に原料の液位を制御できるロードセル36を液位調整手段とすることが好ましい。本発明では、例えば熱分解釜30内の原料の液位が所定の液位(図1のA−A’線)になった時点で、ロードセル36から信号を受信して原料を供給又は停止して熱分解釜内での原料の液位を一定のレベルに維持することができる。これにより、熱分解釜30内へ空気が逆流することもなく、装置の安定した稼動が可能である。
【0034】
熱分解釜30は、熱分解釜30内で発生する塩化水素ガスを除去し、分解ガス中に含まれる微量の原料飛沫同伴物を除去する目的で、その上部に貝殻層37を設けることができる。貝殻層37を構成する貝殻には、例えば、アサリ、シジミ、ホタテ、カキなどの貝類のほか、カルシウム成分を主体する珊瑚礁の死骸、鍾乳石等を用いることができる。中でも、貝類は、それ自体廃棄物であり、その使用は廃棄物の利用であるため、低コストで、高収率で塩化水素ガスを除去できる。
【0035】
熱分解釜30の加熱は、バーナー等を用いて直接加熱することもできるが、局所的な過熱による炭化物の発生をできるだけ防ぐためには、熱分解釜30の底部外周に加熱室40を設けることが好ましい。本発明における加熱室40では熱媒体を循環させることにより熱分解釜30を温和かつ均一に加熱することができる。
熱分解釜30の加熱温度は原料の温度が200〜500℃程度、好ましくは300〜450℃程度、さらに好ましくは380〜420℃程度となるように、例えば温度センサーの信号により、後述する熱源供給室50の比例制御、ON−OFF制御等により所定の範囲に調整される。この所望の温度を得るためには、加熱室内へ供給される熱媒体の温度を500〜800℃の範囲に調整することが好ましい。
【0036】
加熱室40は、熱源供給室50から供給される熱媒体で満たされ、この熱媒体を加熱室で循環させることにより熱分解釜30を温和かつ均一に加熱できる。加熱室で用いられる熱媒体は、特に限定されず、例えば熱風、熱油等を挙げることができ、好ましくは熱風である。熱媒体の加熱室40内における循環は、例えば、加熱室40の外側に循環用パイプを設けてブロワ43などで循環させる方法や加熱室40内にファン(図示せず)を設ける方法で行ってもよい。加熱室40を循環した熱媒体は、その後、排気口42から排出されるが、この排熱をさらに、後述する蒸気発生器63の熱源として供給することもできる。さらに、加熱室40は複数の部屋に分割した構造を有するものであってもよい。
【0037】
熱源供給室50では、燃焼、発電などの手段により熱源を発生させ、加熱室に熱源を供給する装置であり、例えば、熱媒体が熱風である場合、図1に示されるように燃焼用油を燃焼用空気と共に燃焼させ、得られた熱風を加熱室40へ供給する。
【0038】
熱分解釜30内で底部に堆積した残渣物は、混合排出スクリューコンベア32によって熱分解釜30外へ排出されるが、本発明では、排出された残渣物を熱分解釜30内の原料の液位よりも高所で抜出する残渣物抜出手段により抜出することができる。
【0039】
残渣物抜出手段は、例えば図1に示されるように、回転軸、スクリュー及び駆動モーターからなる残渣物抜出コンベア60であることができる。熱分解釜30から排出された残渣物は、混合排出スクリューコンベア32から連続的又は間歇的に残渣物抜出コンベア60により、熱分解釜30内の原料の液位(図1のA−A’線)よりも高所まで搬送された後、順次抜出される。残渣物抜出コンベア60から抜出される残渣物量は、安定した装置の稼動を確保するために、熱分解釜30内のガスシール性が失われない程度の量とすることが好ましい。
【0040】
残渣物抜出コンベア60は、熱分解釜30から排出された残渣物が残渣物抜出コンベア60の抜出口までコンベアにより搬送される。この際、例えば、図1に示すように、残渣物が残渣物抜出コンベア60の抜出口に到達する前に冷却されて固化してしまうのを防ぐために、加熱室40で循環させていた熱媒体の廃熱を利用して、適宜加温しながら搬送することもできる。
【0041】
残渣物抜出コンベア60の抜出口から抜出された残渣物は、下方に設けられた残渣物抜出管61を介して残渣物抜出槽70へ落下し、冷却固化される。残渣物の冷却固化の方法としては、例えば、残渣物抜出管61の先端部をスリット状とし、さらに加熱室からの排熱を利用した蒸気発生器63を用いて残渣物抜出管61の先端部で蒸気を発生させて、発生した蒸気によって低酸素雰囲気にできれば、安全性も増すため好ましい。
【0042】
次に本発明の油化装置の作動について図1を参照しながら説明する。
原料供給ホッパー10内に貯留・攪拌された原料は、原料供給ホッパー10に設けられた供給口から原料供給コンベア20Aへ供給される。原料供給コンベア20A内で圧密された原料は、さらにフレキシブルチューブ24を経て原料供給コンベア20Bへ搬送され、原料供給コンベア20Bの搬出口から熱分解釜30内へと搬送される。
【0043】
熱分解釜30へ供給された原料は、密閉された熱分解釜30内で加熱溶融され、かつ混練される。加熱溶融処理時には、先ず原料中に含まれる水分が蒸発し、熱分解槽30内がほぼ無酸素状態又は希酸素状態となって原料が加熱溶融される。次いで溶融した原料が加熱分解温度に達した時点で原料の熱分解が開始される。このとき、熱分解槽30内は加圧する必要はなく、ほぼ常圧で原料を分解できる。
【0044】
熱分解釜30内の原料の加熱は、加熱室40を介して行われる。加熱室40内には、熱源供給室50で加熱された熱風をブロア43により循環させる。熱風を循環させることによりこれまでの直火加熱方式と比べて熱分解釜30内の原料を温和かつ均一に加熱できる。
【0045】
熱分解釜30内の原料は、熱分解釜30の内壁に付着して炭化物になりやすいため、熱分解釜30の内壁に付着する原料を掻き落とし、熱分解釜30内の原料の温度を均一化するため、原料をリボンミキサー31で混合・捏和(混練)させる。さらに混合排出スクリューコンベア32も回転させて溶融した原料の混合を行う。混練時における混合排出スクリューコンベア32は、混練の効率を向上させるために、原料供給コンベア20B側へ原料が押し戻される方向で回転させることが好ましい。
【0046】
熱分解釜30内で分解生成された燃料油を主成分とする気体は、熱分解釜30の上部に設けられた貝殻層37を通過し、分解ガス回収管38を介して燃料油凝縮装置(図示せず)へ供給される。供給された分解ガスは、その後、冷却されて油分が燃料油として油槽に回収される。回収された液体はそのまま燃料油として用いてもよく、さらに必要に応じて色相や物性を改善してから燃料油として用いることもできる。また、凝縮されない分解ガスは、例えば、中和、焼却などの方法により処理できる。
【0047】
熱分解釜30内で原料の混練を継続していくと、高沸点物が含まれる残渣物が次第に熱分解釜30の底部に堆積してくる。本発明では、残渣物を連続して熱分解釜30から排出することもできるし、間歇的に排出することもできる。間歇的に残渣物を排出する場合、所定の時間ごとに熱分解釜30の底部に堆積した残渣物を熱分解釜30の外へ排出する作業が行われる。残渣物の熱分解釜30からの排出は、原料に含まれる油化対象物の種類、加熱温度により異なるが、例えば、数時間に1回程度、好ましくは3時間に1回程度行われる。
【0048】
熱分解釜30から残渣物を排出する作業は、連続して行う場合には原料の供給を停止する必要はないが、間歇的に行う場合には、原料供給コンベア20Bからの熱分解釜30内への原料の供給を一旦停止してから行う。原料の供給が停止された後、混合排出スクリューコンベア32を混練時とは逆方向(すなわち、熱分解釜の残渣物排出口側に残渣物が搬送される方向)に回転し、同時に混合排出スクリューコンベア32と残渣物抜出コンベア60との間に設けられたバルブ機構41を開放して残渣物抜出コンベア60へ残渣物を搬送する。搬送された残渣物は、残渣物抜出コンベア60のスクリューの回転により斜上方向に搬送される。残渣物抜出コンベア60により搬送された残渣物は、熱分解釜30の液位(図1のA−A’)よりも高所に設けられた抜出口に到達した後、該抜出口から残渣物抜出管61を介して残渣物抜出槽70へ落下して冷却固化される。残渣物抜出槽70への抜出量は、残渣物抜出弁62を開放して調整される。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の油化装置は、熱分解釜に原料混練手段と残渣物排出手段とを有する。このため、本発明であれば、熱分解釜内の原料を均一に溶融混合でき、かつ塩化ビニル系樹脂の可塑剤の分解物と塩化水素との副反応を大幅に抑えることができるため、塩素含有量の少ない高品質の燃料油を生成できる。また、本発明であれば、熱分解釜の底部に堆積した残渣物の抜出を連続的又は間歇的に行うことができる。
【0050】
また、本発明は、液位調整手段により熱分解釜内の液位を一定のレベルに保つことができるため、液位の低下に伴う熱分解釜内への空気の侵入を防止できる。さらに、本発明は、残渣抜出手段により残渣物抜出時の空気の逆流を防げ、油化装置の安全性を一層向上できる。さらに、本発明は、熱分解釜の底部外周に加熱室を設け、該加熱室内に熱媒体を循環させるため、熱分解釜の局所的な過熱を回避し、熱分解釜全体の均一な加熱を可能とし、かつ炭化物の析出を大幅に減少して安定した操業を可能とする。
【0051】
さらに本発明は、原料供給手段により原料供給時に熱分解釜内に空気の侵入を防げるため、熱分解釜内の気密性を向上できる。また、本発明は、熱分解釜の上部に貝殻層を有するため、塩化水素ガス及び黒い色相の溶融原料飛沫の混入が少ない燃料油を生成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の油化装置の一実施例の概略説明図である。
【図2】図1のI−I線における概略断面図である。
【図3】図1のII−II線における概略断面図である。
【符号の説明】
1 油化装置
10 原料供給ホッパー
20、20A、20B 原料供給コンベア
21 回転軸
22 スクリュー
23 駆動モーター
24 フレキシブルチューブ
30 熱分解釜
31 リボンミキサー
32 混合排出スクリューコンベア
33 螺旋状羽根
34 回転軸
35 駆動モーター
36 ロードセル
37 貝殻層
38 分解ガス回収管
40 加熱室
41 バルブ機構
42 排気口
43 ブロワ
50 熱源供給室
60 残渣物抜出コンベア
61 残渣物抜出管
62 残渣物抜出弁
63 蒸気発生器
70 残渣物抜出槽[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an oiling apparatus, and more particularly, to an oiling apparatus capable of treating an object to be liquefied such as industrial waste or general waste plastic under normal pressure and recovering fuel oil as thermal recycling.
[0002]
[Prior art]
Used waste plastic contained in industrial waste or general waste has a large volume and does not decompose spontaneously, which is a problem in securing a place at a waste disposal site. Most landfills are usually disposed of by landfill or incineration. However, some of them are pulverized from the viewpoint of thermal recycling, the pulverized material is thermally decomposed, the cracked gas is reformed by contact, and oil (kerosene, gasoline, etc.) useful as fuel is produced and reused. ing.
[0003]
The technology of oil treatment of waste plastics has made considerable progress in recent decades, and various oiling devices have been developed. For example, various types of oiling apparatuses according to the processing amount have been developed from a large oiling apparatus capable of processing tens of thousands of tons per year to a small oiling apparatus capable of processing several hundred tons per year (Japanese Patent Laid-Open No. 9-13045). JP, JP-A-10-86153, etc.).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
For the purpose of recovering high-grade fuel oil, an oil converting apparatus having a catalytic cracking operation and a complicated distillation operation using a catalyst has been developed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-61146). However, in such an oiling device, when foreign substances such as paper, cloth, metal, thermosetting resin, and chlorinated resin are mixed in waste plastics, troubles are likely to occur and the plant does not operate well, In addition, zeolite, metal catalyst, and the like, which are generally used as catalysts, have a short life, so that there is a problem that the oiling device cannot be operated stably.
[0005]
In addition, the conventional oiling equipment had insufficient mixing and agitation in the pyrolysis furnace, so when processing plastics containing chlorinated resins such as general waste plastics, hydrogen chloride was found in the pyrolysis furnace. The problem is that the gas concentration becomes locally high, and hydrogen chloride reacts with the decomposition product of the plasticizer of the vinyl chloride resin contained in the raw material to generate new organic chlorine compounds, which lowers the quality of the generated oil. There was also. In addition, most of the oiling equipment up to now used a direct fire heating method for heating the pyrolysis tank, so the radiant heat locally heated the inside of the pyrolysis tank, and generated severe carbides in the pyrolysis tank. However, this lowers the mixing / stirring efficiency in the pyrolysis tank, which makes it difficult to operate a stable oiling device.
[0006]
On the other hand, it is necessary to ensure the safety of the work in operating the oil conversion device. In the past waste plastics factories, fire was caused by air infiltration when supplying waste plastic to the pyrolysis oven or melting machine, or due to inadequate fire prevention equipment when removing high-temperature decomposition residues from the pyrolysis oven. In some cases, this resulted in an accident, which was a major problem.
Therefore, there has been a demand for the development of a new oil-forming apparatus that can be operated stably on a practical scale and has no problems described above.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can treat an oily object such as waste plastic on a practical scale, and can safely and stably recover high-purity fuel oil from the oily object. An object is to provide an oiling device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have intensively studied various conditions such as melting, decomposing, kneading, and the like of an object to be liquefied in a thermal cracker in the liquefier in order to solve various operational problems of the liquefier. As a result, they have found a means that can operate at a high operation rate even if the apparatus is scaled up and that can operate stably for a long period of time, and have completed the oil conversion apparatus of the present invention.
[0009]
That is, an object of the present invention is to heat a raw material containing an oily substance in a closed thermal cracking vessel and cool a gas mainly composed of fuel oil decomposed and generated in the thermal cracking vessel. An oil liquefaction apparatus for recovering fuel oil, comprising: a raw material kneading means for kneading the raw material supplied to the pyrolysis kettle; and a discharge device for discharging a residue deposited on a bottom from the pyrolysis kettle. This is achieved by an oil-forming apparatus characterized by having a residue discharge means.
[0010]
Further, preferred embodiments of the oiling device of the present invention are as follows.
(1) The oiling apparatus having a liquid level adjusting means for adjusting the liquid level of the raw material melted by the pyrolysis kettle.
(2) The oiling apparatus having a residue discharging means for discharging a residue discharged from the pyrolysis kettle by the residue discharging means at a position higher than a liquid level of the raw material in the pyrolysis kettle. .
(3) The oiling device having a heating chamber for heating the pyrolysis kettle on the outer periphery of the pyrolysis kettle.
(4) The oil converting apparatus having a raw material supply unit for supplying the raw material into the pyrolysis furnace.
(5) The oil-forming apparatus, wherein the pyrolysis pot further has a shell layer at an upper part in the pyrolysis pot.
(6) The oiling device, wherein the oiling target includes at least one selected from the group consisting of plastic, tires, and kitchen waste.
(7) The oiling device in which the raw material kneading means is a twin-screw ribbon mixer.
(8) The oiling device in which the residue discharging means is a mixing / discharging screw conveyor.
(9) The oiling device in which the liquid level adjusting means is a load cell.
(10) The oiling device that circulates combustion gas in the heating chamber.
(11) The oiling device, wherein the raw material supply means is a screw conveyor having a consolidation part.
[0011]
The oiling apparatus of the present invention has a raw material kneading means in a pyrolysis kettle. Accordingly, the oiling apparatus of the present invention can uniformly melt and mix the oily target in the thermal decomposition vessel, and can make the temperature of the oily target uniform. Further, since hydrogen chloride generated by the thermal decomposition reaction of the oily substance can be evenly dispersed in the pyrolysis tank, the decomposition product of the plasticizer of the vinyl chloride resin in the oily substance and hydrogen chloride are removed. The reaction can be greatly suppressed, whereby a high-quality fuel oil having a low chlorine content can be produced. Further, since the oil-forming apparatus of the present invention has the residue discharging means in the thermal cracking vessel, the residue deposited on the bottom of the thermal cracking vessel can be efficiently extracted.
[0012]
Further, the thermal cracking pot in the oil conversion device of the present invention may have a liquid level adjusting means. Thereby, the liquid level of the oily object in the pyrolysis furnace is maintained at a constant level, and it is possible to prevent air from entering the pyrolysis furnace due to the decrease in the liquid level.
[0013]
Further, the oiling apparatus of the present invention may have a residue extracting means for extracting a residue at a position higher than the liquid level of the oily target in the thermal cracker. Accordingly, when the residue is extracted from the oil-forming device of the present invention, the air does not flow back into the pyrolysis tank, and the safety of the oil-forming device can be further improved.
[0014]
Further, the oiling apparatus of the present invention may have a heating chamber for heating the pyrolysis kettle on the outer periphery at the bottom of the pyrolysis kettle. As a result, the oiling device of the present invention can avoid local overheating of the pyrolysis furnace, and can mildly and uniformly heat the entire pyrolysis furnace, greatly reducing carbide precipitation and enabling stable operation. And
[0015]
Further, the oil conversion apparatus of the present invention may have a raw material supply means for supplying a raw material into the pyrolysis tank. As a result, in the oil converting apparatus of the present invention, the raw material can be continuously supplied into the pyrolysis tank. In particular, when the raw material supply means of the present invention is a screw conveyor provided with a consolidation section, air can be prevented from entering the pyrolysis oven during the supply of the raw material, so that the hermeticity inside the pyrolysis oven is further improved. it can.
[0016]
Further, the oiling apparatus of the present invention may have a shell layer on the upper part of the pyrolysis kettle. As a result, the oiling apparatus of the present invention can efficiently remove the hydrogen chloride gas generated in the pyrolysis kettle, and separates the droplets of the oily target melted in the pyrolysis kettle from the cracked gas, thereby reducing the hue of the fuel oil. Can be prevented from becoming worse.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a schematic diagram of a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the line II of the embodiment of FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of the embodiment of FIG.
As shown in FIG. 1, the oiling apparatus 1 of the present invention includes a raw
[0019]
The raw
[0020]
The oily object contained in the raw material contains at least one selected from plastics, tires, and kitchen waste. The plastic to be oiled may be any of a thermoplastic resin and a foam thereof, as long as the plastic becomes a liquid by melting in the
[0021]
Examples of the thermoplastic resin include vinyl resins such as polystyrene, polyvinyl chloride, and polyolefin resins. Examples of the polyolefin-based resin include polyethylene and polypropylene. Among these resins, a thermoplastic resin is preferable from the viewpoint of easiness of melting, yield, and the like, and examples thereof include polyethylene, polystyrene, polypropylene, and a mixture thereof.
[0022]
Examples of kitchen waste to be oiled include those having a high oil content such as sewage sludge, grease traps, and pits. Examples of the tire to be oiled include ordinary tires used for automobiles, bicycles, and the like.
[0023]
The higher the content of plastics, tires, garbage, and the like in the object to be oiled, the better. It is preferable to select only plastics, only tires, only garbage, or a mixture thereof, and more preferably only plastics. If the raw material contains a large amount of chlorine-based resin such as vinyl chloride or vinylidene chloride, pre-treatment such as specific gravity separation is performed in advance to remove the chlorine-based resin component in order to prevent the generation of a large amount of hydrogen chloride gas during melting of the raw material. It is desirable to keep.
[0024]
In the present invention, foreign substances other than plastics, tires, and kitchen waste, for example, papers such as corrugated paper, advertising paper, and newsprint may be mixed. However, it is preferable that the amount of foreign matter mixed is as small as possible, and it varies depending on the oiling target, but is preferably in the range of 0 to 50% by weight, and preferably 0 to 5% by weight, based on the oiling target. Is more preferred.
[0025]
The raw material supply conveyor 20 corresponds to the raw material supply means of the present invention, and has a rotating shaft 21, a
[0026]
The raw material supply conveyor 20 can be provided with a consolidation part (not shown) in order to reduce the invasion of air into the
[0027]
The raw material supply conveyor 20 can be provided singly or plurally in the oiling apparatus of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, two raw material supply conveyors 20 are provided (20A, 20B). The raw material supplied from the raw
[0028]
Next, the
Generally, there are a vertical type and a horizontal type in the pyrolysis furnace, but in the present invention, in order to realize mild heating, comprehensively consider the area of the heat transfer area, the stirring and mixing efficiency, the application of the residue discharging means, and the like. It is preferable to use a horizontal pyrolysis pot.
The
[0029]
The
[0030]
As shown in FIGS. 2 and 3, it is preferable to use a two-shaft ribbon mixer rather than a single-shaft ribbon mixer, as shown in FIGS. The number of
[0031]
The mixing / discharging
[0032]
The mixing and discharging
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The heating of the
The heating temperature of the
[0036]
The
[0037]
The heat
[0038]
The residue deposited on the bottom in the
[0039]
The residue extracting means may be, for example, a
[0040]
In the
[0041]
The residue discharged from the discharge outlet of the
[0042]
Next, the operation of the oiling device of the present invention will be described with reference to FIG.
The raw material stored and stirred in the raw
[0043]
The raw material supplied to the
[0044]
The heating of the raw material in the
[0045]
The raw material in the
[0046]
The gas mainly composed of fuel oil decomposed and generated in the
[0047]
As the kneading of the raw materials is continued in the
[0048]
It is not necessary to stop the supply of the raw material when performing the operation of discharging the residue from the
[0049]
【The invention's effect】
As described above, the oil-forming apparatus of the present invention has a raw material kneading unit and a residue discharging unit in a thermal cracker. For this reason, according to the present invention, the raw materials in the pyrolysis furnace can be uniformly melt-mixed, and the side reaction between the decomposition product of the plasticizer of the vinyl chloride resin and hydrogen chloride can be significantly suppressed. High quality fuel oil with low content can be produced. Further, according to the present invention, it is possible to continuously or intermittently extract the residue deposited on the bottom of the pyrolysis furnace.
[0050]
In addition, according to the present invention, the liquid level in the thermal decomposition vessel can be maintained at a constant level by the liquid level adjusting means, so that the intrusion of air into the thermal decomposition vessel due to the decrease in the liquid level can be prevented. Furthermore, according to the present invention, the backflow of air at the time of extracting the residue can be prevented by the residue extracting means, and the safety of the oiling device can be further improved. Furthermore, in the present invention, a heating chamber is provided on the outer periphery of the bottom of the pyrolysis furnace, and a heating medium is circulated in the heating chamber, so that local overheating of the pyrolysis furnace is avoided and uniform heating of the entire pyrolysis furnace is achieved. In addition, carbide precipitation is greatly reduced, and stable operation is enabled.
[0051]
Further, according to the present invention, air can be prevented from entering the pyrolysis vessel during the supply of the raw material by the raw material supply means, so that the airtightness in the pyrolysis vessel can be improved. Further, according to the present invention, since the shell layer is provided on the upper portion of the pyrolysis oven, it is possible to produce a fuel oil with less contamination of hydrogen chloride gas and molten raw material droplets having a black hue.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of one embodiment of an oiling device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II of FIG.
FIG. 3 is a schematic sectional view taken along line II-II in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 Oiling equipment
10 Material supply hopper
20, 20A, 20B Raw material supply conveyor
21 Rotation axis
22 screws
23 Drive motor
24 Flexible tube
30 Pyrolysis pot
31 Ribbon Mixer
32 Mixing and discharging screw conveyor
33 spiral blade
34 Rotary axis
35 drive motor
36 load cell
37 shell layers
38 Cracking gas recovery pipe
40 heating room
41 Valve mechanism
42 exhaust port
43 Blower
50 heat source supply room
60 Conveyor for extracting residue
61 Waste extraction pipe
62 Waste extraction valve
63 steam generator
70 Waste extraction tank
Claims (12)
前記熱分解釜が供給された前記原料を混練するための原料混練手段と、底部に堆積した残渣物を前記熱分解釜から排出するための残渣物排出手段とを有することを特徴とする油化装置。An oil for recovering fuel oil by heating a raw material containing an object to be liquefied in a closed thermal cracking vessel and cooling a gas mainly composed of fuel oil decomposed and generated in the thermal cracking vessel. Device,
An oil-forming apparatus comprising: a raw material kneading unit for kneading the raw material supplied to the pyrolysis kettle; and a residue discharging unit for discharging a residue deposited on a bottom from the pyrolysis kiln. apparatus.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080729 |