JP2005104095A - 廃プラスチックの処理方法及びその処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的低温かつ低粘度の油浴でエステル系ポリマーを液化させて液化状態で抜出すことで、過剰分解によるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機物の生成を阻止し、この結果、装置の閉塞と腐食を防止し、温度管理が容易で処理コストを低減する。
【解決手段】 油浴槽３２内の油を加熱手段３３により２８０〜３２０℃に加熱保持し、油浴槽中の油を上下対流を生じないように撹拌する撹拌羽根３４を油浴槽中に設ける。沈降した液化油９４の上昇を抑制する手段９６を油浴槽の下部に設け、油に浮上する残渣４３、液化しない廃プラスチック４４及び液化油４６を取出す取出し口３２ａを油浴槽の上部に設け、更に油排出口３２ｂを油浴槽の下部に設ける。油浴槽中の油の比重を検出する比重センサ８６を油浴槽の内底面より所定の距離だけ上方に設け、比重センサの検出出力に基づいてコントローラ９２が油浴槽の油排出口を開閉制御する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、廃棄物中の廃プラスチックを燃料等として再利用できるように処理する方法と、その処理装置に関するものである。

廃プラスチックを油化或いは燃料化して再利用するリサイクル方法が多く検討されている。廃プラスチックとしては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）等の炭化水素系ポリマーからなる廃プラスチックと、塩素系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の非炭化水素系ポリマーからなる廃プラスチックが存在し、これらの油化・燃料化は主に熱分解により行われている。

しかしながら、塩素系ポリマーの可塑剤、ＰＥＴ、ＰＢＴ等のエステル系ポリマーを含む廃プラスチックを熱分解処理した場合、揮発分中に含まれるテレフタル酸、安息香酸及びこれらの同族体等の昇華物や結晶性有機物が処理装置の冷却系統部位や凝縮系統部位等に析出し、処理装置を閉塞し、安定した連続運転処理を阻害するという問題点があり、その解決が望まれていた。

この点を解消するために種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１には、エステル系ポリマーを含む廃プラスチックを熱分解槽で熱分解して熱分解ガスを生成し、熱分解槽の出口に接続された撹拌冷却槽で熱分解ガスを凝縮して生成油を生成する廃プラスチックの油化処理方法が開示されている。この廃プラスチックの油化処理方法では、撹拌冷却槽が、槽の周囲に設けられ冷却水が流通する水冷ジャケットと、槽内の生成油を撹拌する撹拌機とを有する。

このように構成された廃プラスチックの油化処理方法では、熱分解槽における廃プラスチックの熱分解により生成された熱分解ガスを、撹拌冷却槽に供給すると、熱分解ガスの大部分が凝縮して生成油が生成される。また熱分解ガス中のテレフタル酸や安息香酸等が撹拌冷却槽内の生成油と直接接触して冷却され、上記テレフタル酸や安息香酸等が晶出して生成油中にスラリー状で懸濁する。この結果、晶出したテレフタル酸や安息香酸等が系内で安定的に連続して除去できるので、熱分解槽等の熱分解ラインや撹拌冷却槽等の冷却ラインの閉塞を防止できるようになっている。
特開平８−１２０１１３号公報（特許請求の範囲、明細書［００１２］、明細書［００２２］、明細書［００２６］）

しかし、上記従来の特許文献１に示された廃プラスチックの油化処理方法では、この処理方法に用いられる装置が複雑になり、有機酸により装置が腐食し、温度管理が煩わしく、処理コストが増大する等の問題点があり、また処理負荷が重く、更に回収された低純度の結晶性有機物を処理する方法が難しい問題点もあった。

本発明の第１の目的は、比較的低温かつ低粘度の油浴でエステル系ポリマーを液化させて液化状態で抜出すことで、過剰分解によるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機物の生成を阻止でき、この結果、装置の閉塞と腐食を防止できるとともに、温度管理が容易で処理コストを低減できる等の課題を根本的に解決できる、廃プラスチックの処理方法及びその処理装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、加熱炉で熱分解されて生成された油蒸気を凝縮器で重質油と軽質油に確実に分離できる、廃プラスチックの処理方法及びその処理装置を提供することにある。
本発明の第３の目的は、比較的低温かつ低粘度の油浴でエステル系ポリマーを液化させて液化状態で抜出すことで、過剰分解によるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機物の生成を阻止できるとともに、廃プラスチックから良質な重質油と軽質油を得ることができる、廃プラスチックから重質油及び軽質油を製造する方法を提供することにある。
本発明の第４の目的は、エステル系ポリマーの液化油を、脱塩残渣、液化しない廃プラスチック及び炭化水素系ポリマーの液化油と分離した状態に保つことができるとともに、油浴槽に沈降したエステル系ポリマーの液化油のみを確実にかつ効率良く抜出すことができる、廃プラスチックの処理装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、塩素系ポリマーとエステル系ポリマーと炭化水素系ポリマーを含む廃プラスチック１１を、２８０〜３２０℃の温度に維持されかつ粘度が０．０１〜１．０Ｐａ・秒である油浴槽１２中の油に浸漬して、塩素系ポリマーを脱塩することにより脱塩残渣１５を油に浮上させるとともにエステル系ポリマー及び炭化水素系ポリマーを液化する工程と、エステル系ポリマーの液化油１３と炭化水素系ポリマーの液化油１４を比重差により分相する工程と、エステル系ポリマーの液化油１３のみを油浴槽１２から抜出す工程とを含む廃プラスチックの処理方法である。
この請求項１に記載された廃プラスチックの処理方法では、油浴槽１２内にて２８０〜３２０℃と比較的低温で廃プラスチック１１中のエステル系ポリマー及び炭化水素系ポリマーをガスまでの過剰分解をさせずに液化させることにより、装置の閉塞と腐食の原因となるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機酸の生成を阻止できる。また同時に塩素系ポリマーが脱塩されて、脱塩残渣１５、液化しない廃プラスチック１９及び炭化水素系ポリマーの液化油１４が油に浮上するとともに、エステル系ポリマーの液化油１３を比重差により分相するので、エステル系ポリマーの液化油１３を分離して抜出すことができる。
なお、本明細書において、「エステル系ポリマーの液化油１３と炭化水素系ポリマーの液化油１４を比重差により分相する」とは、エステル系ポリマーの液化油１３と炭化水素系ポリマーの液化油１４をそれぞれ液相として、同一油浴槽１２で上下に分けることをいう。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図２に示すように、油浴槽１２中の油に浮上した脱塩残渣１５、液化しない廃プラスチック１９及び炭化水素系ポリマーの液化油１４を油浴槽１２から取出し、加熱炉１７で脱塩残渣１５、液化しない廃プラスチック１９及び炭化水素系ポリマーの液化油１４を４００〜５５０℃で熱分解することにより油蒸気を生成した後に、凝縮器１８で油蒸気を３００〜４００℃まで降温させて液状の重質油とガス状の軽質油とに分離することを特徴とする。
この請求項２に記載された廃プラスチックの処理方法では、油浴槽１２内にて２８０〜３２０℃と比較的低温で廃プラスチック１１中のエステル系ポリマー及び炭化水素系ポリマーをガスまでの過剰分解をさせずに液化させ、加熱炉１７内にて４００〜５５０℃と比較的高温で脱塩残渣１５、液化しない廃プラスチック１９及び炭化水素系ポリマーの液化油１４のみを熱分解して油蒸気を生成するため、エステル系ポリマーを脱塩残渣や炭化水素系ポリマー等とともにガス化させる場合と比較して、過剰分解によるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機物の生成を阻止でき、この結果、装置の閉塞と腐食を防止できるとともに、温度管理が容易で処理コストを低減できる等の課題を根本的に解決できる。

請求項３に係る発明は、図１及び図２に示すように、塩素系ポリマーとエステル系ポリマーと炭化水素系ポリマーを含む廃プラスチック１１を、２８０〜３２０℃の温度に維持されかつ粘度が０．０１〜１．０Ｐａ・秒である油浴槽１２中の油に１０〜１２０分間浸漬して、塩素系ポリマーを脱塩することにより脱塩残渣１５を油に浮上させるとともにエステル系ポリマー及び炭化水素系ポリマーを液化する工程と、エステル系ポリマーの液化油１３と炭化水素系ポリマーの液化油１４を比重差により分相する工程と、エステル系ポリマーの液化油１３のみを油浴槽１２から抜出す工程と、油浴槽１２中の油に浮上した脱塩残渣１５、液化しない廃プラスチック１９及び炭化水素系ポリマーの液化油１４を油浴槽１２から取出し、加熱炉１７で脱塩残渣１５、液化しない廃プラスチック１９及び炭化水素系ポリマーの液化油１４を４００〜５５０℃で熱分解することにより油蒸気を生成する工程と、凝縮器１８で油蒸気を３００〜４００℃まで降温させて液状の重質油とガス状の軽質油とを製造する工程とを含む廃プラスチックから重質油及び軽質油を製造する方法である。
この請求項３に記載された廃プラスチックから重質油及び軽質油を製造する方法では、油浴槽１２内の比較的低温かつ低粘度の油でエステル系ポリマーを液化させて液化状態で油浴槽１２から抜出すことにより、過剰分解によるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機物の生成を阻止できるとともに、加熱炉１７で熱分解して生成された油蒸気を凝縮器１８で液状の重質油とガス状の軽質油に分離できるので、良質の重質油と軽質油を得ることができる。

請求項４に係る発明は、請求項２に係る発明であって、更に図１に示すように、液状の重質油を油浴槽１２の油又は燃料のいずれか一方又は双方に利用することを特徴とする。
この請求項４に記載された廃プラスチックの処理方法では、凝縮器１８内の液状の重質油を油浴槽１２の油として利用することにより、油浴槽１２内の油の外部からの補給を不要にし又は低減し、或いは凝縮器１８内の液状の重質油を燃料として利用することにより、廃プラスチックの再利用を図ることができる。

請求項５に係る発明は、図４に示すように、油浴槽３２と、この油浴槽３２に貯えられる油を２８０〜３２０℃に加熱保持する加熱手段３３と、油浴槽３２中に設けられ油浴槽３２中の油を上下対流を生じないように撹拌する撹拌羽根３４と、油浴槽３２の下部に設けられかつ沈降したエステル系ポリマーの液化油９４の上昇を抑制する手段９６と、油浴槽３２の上部に設けられ油に浮上する脱塩残渣４３、液化しない廃プラスチック４４及び炭化水素系ポリマーの液化油４６を取出す取出し口３２ａと、油浴槽３２の下部に設けられた油排出口３２ｂと、油浴槽３２の内底面より所定の距離だけ上方に設けられ油浴槽３２中の油の比重を検出する比重センサ８６と、比重センサ８６の検出出力に基づいて油浴槽３２の油排出口３２ｂを開閉制御するコントローラ９２とを備えた廃プラスチックの処理装置である。

この請求項５に記載された廃プラスチックの処理装置では、油浴槽３２内の油を加熱手段３３により２８０〜３２０℃に加熱すると、油浴槽３２内の廃プラスチック３１のうちエステル系ポリマー及び炭化水素系ポリマーが液化し、炭化水素系ポリマーの液化油４６とエステル系ポリマーの液化油９４を比重差により分相する。また同時に油浴槽３２内の廃プラスチック３１のうち塩素系ポリマーが脱塩されて脱塩残渣４３が油に浮上し、液化しない廃プラスチック４４も油に浮上する。
一方、油浴槽３２下部に分相されたエステル系ポリマーの液化油９４の浮上を上昇抑制手段９６が抑制するので、エステル系ポリマーの液化油９４が脱塩残渣４３、液化しない廃プラスチック４４及び炭化水素系ポリマーの液化油４６と分離した状態に保たれる。また油浴槽３２下部の油の比重が所定値以上になったことを比重センサ８６が検出すると、コントローラ９２が油浴槽３２下部にエステル系ポリマーの液化油９４が沈降したと判断し、油排出口３２ｂを開いてこのエステル系ポリマーの液化油９４を排出する。更に油浴槽３２下部の油の比重が所定値未満になったことを比重センサ８６が検出すると、コントローラ９２が油浴槽３２下部にエステル系ポリマーの液化油９４が排出されて無くなったと判断し、油排出口３２ｂを閉じる。

請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明であって、更に図４に示すように、油浴槽３２の取出し口３２ａより取出された脱塩残渣４３、液化しない廃プラスチック４４及び炭化水素系ポリマーの液化油４６を４００〜５５０℃の温度に加熱し熱分解して油蒸気を生成する加熱炉５６と、油蒸気を３００〜４００℃まで降温させて液状の重質油６７とガス状の軽質油とに分離する凝縮器６１とを更に備えたことを特徴とする。
この請求項６に記載された廃プラスチックの処理装置では、油浴槽３２内で２８０〜３２０℃と比較的低温で廃プラスチック３１中のエステル系ポリマー及び炭化水素系ポリマーをガスまでの過剰分解をさせずに液化させ、加熱炉５６内で４００〜５５０℃と比較的高温で脱塩残渣４３、液化しない廃プラスチック４４及び炭化水素系ポリマーの液化油４６のみを熱分解して油蒸気を生成するため、エステル系ポリマーを脱塩残渣や炭化水素系ポリマーとともにガス化させる場合と比較して、過剰分解によるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機物の生成を阻止でき、この結果、装置の閉塞と腐食を防止できるとともに、温度管理が容易で処理コストを低減できる等の課題を根本的に解決できる。

以上述べたように、本発明によれば、塩素系ポリマーとエステル系ポリマーと炭化水素系ポリマーを含む廃プラスチックを所定の温度及び低粘度の油浴槽中の油に浸漬して、塩素系ポリマーを脱塩するとともにエステル系ポリマーを液化したので、比較的低温かつ低粘度の油浴でエステル系ポリマーを液化させて液化状態で抜出すことができ、過剰分解によるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機物の生成を阻止できる。
また油浴槽中の油に浮上した脱塩残渣、液化しない廃プラスチック及び炭化水素系ポリマーの液化油を油浴槽から取出し、加熱炉で脱塩残渣、液化しない廃プラスチック及び炭化水素系ポリマーの液化油を熱分解することにより油蒸気を生成した後に、凝縮器で油蒸気を降温させて液状の重質油とガス状の軽質油とに分離すれば、エステル系ポリマーを脱塩残渣や炭化水素系ポリマーとともにガス化させる場合と比較して、過剰分解によるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機物の生成を阻止できる。この結果、装置の閉塞と腐食を防止できるとともに、温度管理が容易で処理コストを低減できる等の課題を根本的に解決できる。

また油浴槽中の油に浮上した脱塩残渣、液化しない廃プラスチック及び炭化水素系ポリマーの液化油を油浴槽から取出し、加熱炉で脱塩残渣、液化しない廃プラスチック及び炭化水素系ポリマーの液化油を熱分解することにより油蒸気を生成した後に、凝縮器で油蒸気を降温させて液状の重質油とガス状の軽質油とを製造すれば、過剰分解によるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機物の生成を阻止できるとともに、重質油と軽質油を効率良く製造できる。
また液状の重質油を油浴槽の油に利用すれば、油浴槽内の油の外部からの補給を不要にできるか或いは補給を低減でき、液状の重質油を燃料に利用すれば、廃プラスチックの再利用を図ることができる。

また油浴槽に貯えられる油を加熱手段にて所定の温度に加熱保持し、油浴槽中の油を上下対流を生じないように撹拌する撹拌羽根を油浴槽中に設け、油に浮上する脱塩残渣、液化しない廃プラスチック及び炭化水素系ポリマーの液化油を取出す取出し口を油浴槽の上部に設け、更に油浴槽の下部に油排出口を設ければ、油浴槽内の廃プラスチックのうちエステル系ポリマー及び炭化水素系ポリマーが液化して、炭化水素系ポリマーの液化油とエステル系ポリマーの液化油が比重差により分相し、同時に油浴槽内の廃プラスチックのうち塩素系ポリマーの脱塩後の脱塩残渣と液化しない廃プラスチックが油に浮上し、エステル系ポリマーの液化油と、脱塩残渣、液化しない廃プラスチック及び炭化水素系ポリマーの液化油とを容易に分離できる。この結果、エステル系ポリマーがガスまでの過剰分解を避けたので、テレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機酸が生成されず、装置の閉塞及び装置の腐食を防止できる。

また油浴槽下部に沈降したエステル系ポリマーの液化油の浮上を上昇抑制手段により抑制すれば、エステル系ポリマーの液化油を脱塩残渣、液化しない廃プラスチック及び及び炭化水素系ポリマーの液化油と分離した状態に保つことができる。
また油浴槽下部の油の比重が所定値以上になったことを比重センサが検出したときに、コントローラが油排出口を開いてエステル系ポリマーの液化油を排出し、油浴槽下部の油の比重が所定値未満になったことを比重センサが検出したときに、コントローラが油排出口を閉じれば、油浴槽に沈降したエステル系ポリマーの液化油のみを確実にかつ効率良く排出することができる。

更に油浴槽の取出し口より取出された脱塩残渣や液化油等を加熱炉で所定の温度に加熱して熱分解することにより油蒸気を生成し、この油蒸気を凝縮器で降温させて液状の重質油とガス状の軽質油とに分離すれば、油浴槽内にて比較的低温で廃プラスチック中のエステル系ポリマー及び炭化水素系ポリマーをガスまでの過剰分解をさせずに液化させ、加熱炉内にて比較的高温で脱塩残渣、液化しない廃プラスチック及び炭化水素系ポリマーの液化油のみを熱分解して油蒸気が生成される。この結果、エステル系ポリマーを脱塩残渣や炭化水素系ポリマーとともにガス化させる場合と比較して、過剰分解によるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機物の生成を阻止できる。従って、装置の閉塞と腐食を防止できるとともに、温度管理が容易で処理コストを低減できる等の課題を根本的に解決できる。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１及び図２に示すように、廃プラスチック１１を処理するために、先ず廃プラスチック１１を、２８０〜３２０℃、好ましくは３００〜３２０℃の温度に維持され、かつ粘度が０．０１〜１．０Ｐａ・秒、好ましくは０．１〜０．５Ｐａ・秒である油浴槽１２中の油に、１０〜１２０分間、好ましくは３０〜６０分間浸漬する。廃プラスチック１１は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）等の炭化水素系ポリマーからなる廃プラスチックと、塩素系ポリマー、エステル系ポリマー（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ））等の非炭化水素系ポリマーからなる廃プラスチックとに分けられる。図３にＰＥＴ、ＰＶＣ、ＡＢＳ、ＰＳ、ＰＰ及びＰＥの温度による形態（固体、液体、気体など）の変化を示す。

油浴槽１２中の油としては、沸点が３２０℃以上の重質油を用いることが好ましい。なお、油浴槽１２中の油の温度を２８０〜３２０℃の範囲に限定したのは、２８０℃未満ではエステル系ポリマーが液状ではなくガム状になる不具合があり、３２０℃を越えると油の揮発分が増えるからである。また廃プラスチック１１の油への浸漬時間を１０〜１２０分間に限定したのは、１０分間未満では廃プラスチック１１が十分に分解できず、１２０分間を越えると揮発量が増えるからである。油の粘度を０．０１〜１．０Ｐａ・秒の範囲に限定したのは、０．０１Ｐａ・秒未満では油の分子量が小さくて油が蒸発し易く、またこの下限値未満にするのに多大のエネルギーを要するからである。また１．０Ｐａ・秒を越えると後述するエステル系ポリマーの液化油１３と炭化水素系ポリマーの液化油１４の分相性が悪くなり、また伝熱効率が低下するからである。

塩素系ポリマーを上記油に浸漬すると、脱塩（塩素系ポリマーに含まれる塩素が水素と結合して、塩化水素ガスとなって離脱する。）されて脱塩残渣１５が油に浮上する。またエステル系ポリマーを上記油に浸漬すると、エステル系ポリマーが液化して液化油（比重１．０〜１．２）となり、窒素系ポリマーを上記油に浸漬すると、液化せずに膨張して油に浮上する。更に炭化水素系ポリマーを上記油に浸漬すると、炭化水素系ポリマーが液化して液化油１４（比重０．６〜０．８５）となる。なお、塩素系ポリマーから離脱した塩化水素は後処理手段１６で処理されて無害化される。また、油浴槽１２には、この油浴槽１２内の油を上下対流が生じないように撹拌する撹拌羽根２１が設けられる（図２）。この撹拌羽根２１は撹拌モータ２２により回転駆動される。次いで炭化水素系ポリマーの液化油１４より比重の大きいエステル系ポリマーの液化油１３と、炭化水素系ポリマーの液化油１４を比重差により分相する（図２）。エステル系ポリマーの液化油１３は油浴槽１２から取出され燃料として再利用される。

次に油浴槽１２中の油にそれぞれ浮上した炭化水素系ポリマーの液化油１４と液化しない廃プラスチック１９と脱塩残渣１５を油浴槽１２から取出し、加熱炉１７にて４００〜５５０℃、好ましくは４５０〜５００℃で熱分解する。これにより油蒸気と固体残渣が生成される。固体残渣は燃料として再利用される。ここで、加熱炉１７内の温度を４００〜５５０℃の範囲に限定したのは、４００℃未満では熱分解速度が遅くなり、５５０℃を越えると凝縮器１８で凝縮しないガス成分が増えるからである。

更に上記油蒸気を加熱炉１７から取出した後に、凝縮器１８で３００〜４００℃、好ましくは３４０〜３６０℃まで降温させて液状の重質油とガス状の軽質油とに分離する。ここで凝縮器１８の温度を３００〜４００℃の範囲に限定したのは、重質油のみを液化させ、軽質油をガス状に保つためである。なお、上記液状の重質油は油浴槽１２の油として利用されるので、油浴槽１２内の油を外部から補給せずに済むか、或いは補給量を低減できるけれども、燃料に利用してもよい。また、凝縮器１８から取出されたガス状の軽質油は凝縮して燃料として再利用される。

このような廃プラスチックの処理方法では、廃プラスチック１１中のエステル系ポリマーをガスまでの過剰分解をさせずに液化し、炭化水素系ポリマーの液化油１４とエステル系ポリマーの液化油１３を比重差により分相し、エステル系ポリマーの液化油１３を、脱塩残渣１５、液化しない廃プラスチック１９及び炭化水素系ポリマーの液化油１４から分離する。この結果、装置の閉塞及び腐食の原因となるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機酸の生成を防止できる。

また上記脱塩残渣１５、液化しない廃プラスチック１９及び炭化水素系ポリマーの液化油１４のみを加熱炉１７で熱分解して油蒸気を生成するので、エステル系ポリマーをも熱分解してガス化させる場合と比較して、過剰分解によるテレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機物の生成を阻止できる。この結果、装置の閉塞と腐食を防止できるとともに、温度管理が容易で処理コストを低減できる等の課題を根本的に解決できる。

なお、加熱炉１７から生じた油蒸気又は加熱炉１７の排ガスにより油浴槽１２の油を加熱すれば、外部から熱を与えることなく、油浴槽１２の油を所定の温度に保つことができるので、熱を有効利用できる。
またエステル系ポリマーの液化油１３の比重が炭化水素系ポリマーの液化油１４の比重より大きいため、油浴槽１２の下部の油の比重が所定値以上になったときに、油浴槽１２の下部の油を油浴槽１２から排出すれば、エステル系ポリマーの液化油１３のみを油浴槽１３から確実にかつ効率良く排出できる。

＜第２の実施の形態＞
図４は本発明の第２の実施の形態を示す。
この実施の形態では、廃プラスチック３１の処理装置が、油浴槽３２と、この油浴槽３２に貯えられる油を２８０〜３２０℃、好ましくは３００〜３２０℃に加熱保持する加熱手段３３と、油浴槽３２中に設けられた撹拌羽根３４と、油浴槽３２に設けられた上昇抑制手段９６と、油浴槽３２の上部に設けられた取出し口３２ａと、油浴槽３２の下部に設けられた油排出口３２ｂと、油浴槽３２の内底面より所定の距離だけ上方に設けられた比重センサ８６と、比重センサ８６の検出出力に基づいて油排出口３２ｂを開閉制御するコントローラ９２とを備える。油浴槽３２は略漏斗状に形成される。加熱手段３３は、油浴槽３２を包囲して設けられたジャケット槽３６と、このジャケット槽３６に貯えられた熱媒体３７とを有する。この熱媒体３７により油浴槽３２内の油が２８０〜３２０℃、好ましくは３００〜３２０℃の温度に加熱・維持されるように構成される。また熱媒体３７としては、沸点が３００℃以上の有機熱媒や無機熱媒が用いられる。

油浴槽３２上面には撹拌モータ３８が取付けられ、このモータ３８の出力軸にシャフト３４ａを介して上記撹拌羽根３４が連結される。撹拌羽根３４の回転速度は、固形の廃プラスチック３１と液状の油との接触を促進させる範囲であって、しかも油浴槽３２中の油に大きな上下対流を生じさせない範囲に設定される。また油浴槽３２の一方の急斜面には、この急斜面に沿って廃プラスチック３１を油中に押込む押込みスクリュー３９が設けられる。この押込みスクリュー３９は押込みモータ４１により回転駆動され、押込みスクリュー３９の上部には押込みカバー４２により覆われる。押込みカバー４２の上部側面には廃プラスチック３１をカバー４２内に取込むための取込み孔（図示せず）が形成され、押込みカバー４２の下端は開口しかつ油中に所定の深さまで潜るように構成される。更に油浴槽３２の他方の緩斜面には、この緩斜面に沿って脱塩残渣４３と液化しない廃プラスチック４４と炭化水素系ポリマーの液化油４６とを取出し口３２ａまで搬送する搬送スクリュー４７が設けられる。この搬送スクリュー４７は搬送モータ４８により回転駆動される。なお、上記搬送スクリュー４７の回転速度を調整することにより、塩素系ポリマーの脱塩と炭化水素系ポリマーの液化のための時間を確保できるようになっている。

油浴槽３２の取出し口３２ａ（オーバフロー構造）は取出し管５４により加熱炉５６の入口５７ａに接続される。加熱炉５６は、脱塩残渣４３、液化しない廃プラスチック４４及び炭化水素系ポリマーの液化油４６が供給される筒状の炉本体５７と、この炉本体５７を４００〜５５０℃、好ましくは４５０〜５００℃の温度に加熱する加熱装置５８とを有する。上記加熱炉５６の入口５７ａは炉本体５７の一端上面に形成され、炉本体５７の一端近傍の上面には油蒸気を排出するためのガス出口５７ｂが形成され、炉本体５７の他端下面には固体残渣を排出するための固体出口５７ｃが形成される。また炉本体５７内部にはこの炉本体５７に投入された脱塩残渣４３、液化しない廃プラスチック４４及び炭化水素系ポリマーの液化油４６を一端から他端に向って搬送する搬送手段（図示せず）が設けられる。搬送手段は、炉本体５７の一端から他端に向って脱塩残渣４３、液化しない廃プラスチック４４及び炭化水素系ポリマーの液化油４６を搬送するスクリューコンベア（図示せず）でもよく、或いは炉本体５７を一端から他端に向って下方に傾斜させるとともに炉本体５７をその軸を中心に回転させる構造でもよい。また加熱装置５８は、加熱ガスを発生するバーナ５８ａと、炉本体５７を包囲して設けられ加熱ガスが流通する加熱ガス流通部５８ｂとを有する。

炉本体５７のガス出口５７ｂはロアガス管５９により凝縮器６１のガス入口６１ａに接続される。凝縮器６１は好ましくは油浴槽３２より上方に設けられ、油蒸気を３００〜４００℃、好ましくは３４０〜３６０℃まで降温させるように構成される。ガス入口６１ａは凝縮器６１の下端に形成され、凝縮器６１の上面にはガス出口６１ｂが形成される。また凝縮器６１の上部側面には液出口６１ｃが形成され、この液出口６１ｃは連通管６２により後述するホッパ９３を通して油浴槽３２に連通接続される。ロアガス管５９には凝縮器６１内の重質油６７が逆流するのを阻止する逆止弁６３が設けられ、ガス出口６１ｂはアッパガス管６４により冷却手段６６に接続される。更に凝縮器６１にはこの凝縮器６１内の重質油６７を撹拌する凝縮撹拌羽根６８が設けられ、この撹拌羽根６８は凝縮用モータ６９により駆動される。

一方、ジャケット槽３６と凝縮器６１との間には熱交換手段７１が設けられる。この熱交換手段７１は、両端がジャケット槽３６の上面に連通接続された熱交換用管路７２と、この熱交換用管路７２に設けられたポンプ７３とを備える。熱交換用管路７２の途中は蛇行して形成され、この蛇行部は凝縮器６１内に挿入される。ポンプ７３はジャケット槽３６内の熱媒体３７を熱交換用管路７２内に循環させるようになっている。なお、熱交換用管路の両端は、ジャケット槽の上面ではなく、ジャケット槽の側部又は下部に接続してもよい。この場合、ポンプによる熱媒体の循環を容易に行える。

またジャケット槽３６と加熱ガス流通部５８ｂとの間には熱交換装置７４が設けられる。この熱交換装置７４は、一端が加熱炉５６の加熱ガス流通部５８ｂに接続された排ガス用パイプ７６と、両端がジャケット槽３６の下部に連通接続された熱媒体用パイプ７７と、排ガス用パイプ７６に設けられた排ガス用ブロア７８と、熱媒体用パイプ７７に設けられた熱媒体用ポンプ７９とを備える。排ガス用パイプ７６の途中には、このパイプ７６を拡げた熱交換部８１が設けられる。熱媒体用パイプ７７の途中は蛇行して形成され、この蛇行部は熱交換部８１内に挿入される。排ガス用ブロア７８は加熱炉５６から排出された排ガスを熱交換部８１に導き、熱媒体用ポンプ７９はジャケット槽３６内の熱媒体３７を熱媒体用パイプ７７内に循環させるように構成される。

油浴槽３２の油排出口３２ｂには油排出管８２が接続され、油排出管８２にはこの油排出管８２を開閉する電磁弁８３が設けられる。ジャケット槽３６の外周面には熱媒体３７を２８０〜３２０℃まで加熱するジャケット用ヒータ（図示せず）が設けられ、凝縮器６１の外周面に重質油６７を３００〜４００℃の温度まで加熱する凝縮器用ヒータ（図示せず）が設けられる。また油浴槽３２の下部、即ち油浴槽３２の内底面より所定の距離だけ上方の部位には検出管８４の一端が接続され、この検出管８４はほぼ水平方向に延びその他端に上記比重センサ８６が接続される。比重センサ８６は油浴槽３２中の油の比重を検出するように構成される。また油浴槽３２には油の温度を検出する油温センサ８７が挿入され、ジャケット槽３６には熱媒体３７の温度を検出する熱媒温センサ８８が挿入される。更に炉本体５７には油蒸気の温度を検出するガス温センサ８９が挿入され、凝縮器６１には重質油６７の温度を検出する凝縮器温センサ９１が挿入される。

比重センサ８６、油温センサ８７、熱媒温センサ８８、ガス温センサ８９及び凝縮器温センサ９１の各検出出力はコントローラ９２の制御入力に接続され、コントローラ９２の制御出力は電磁弁８３、ジャケット用ヒータ、ポンプ７３、７９及びバーナ５８ａにそれぞれ接続される。また油浴槽３２の上面には、廃プラスチック３１を油浴槽３２に供給するためのホッパ９３が設けられる。更に上昇抑制手段９６は、沈降したエステル系ポリマーの液化油９４の上昇を抑制するために設けられる。この上昇抑制手段９６は、油浴槽３２の他方の緩斜面に続く若干急な斜面に平行であってこの斜面から所定の間隔をあけて設けられた板である。上述した比重センサ８６はこの板９６により上昇が抑制される油の比重を検出するように設定することが好ましい。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。

このように構成された廃プラスチックの処理装置の動作を説明する。
先ず破砕した廃プラスチック３１をホッパ９３に投入して油浴槽３２に供給する。油浴槽３２内の廃プラスチック３１は押込みスクリュー３９により油の中に押込まれて、油と十分に接触する。廃プラスチック３１のうちエステル系ポリマー及び炭化水素系ポリマーは液化し、炭化水素系ポリマーの液化油４６とエステル系ポリマーの液化油９４を比重差により分相する。また塩素系ポリマーは脱塩されて脱塩残渣４３が油に浮上し、液化しない廃プラスチック４４は膨張して油に浮上する。なお、塩素系ポリマーから離脱した塩素は水素と結合して塩化水素ガスとなり、油浴槽３２上面から排出されて後処理手段（図示せず）で無害化される。また、油浴槽３２下部に沈降したエステル系ポリマーの液化油９４の浮上は上昇抑制手段９６により抑制されるので、エステル系ポリマーの液化油９４は脱塩残渣４３、液化しない廃プラスチック４４及び炭化水素系ポリマーの液化油４６と分離した状態に保たれる。

エステル系ポリマーの液化油９４が炭化水素系ポリマーの液化油４６と分相して次第にその分相量が増大すると、比重センサ８６が１以上の比重を検出する。このときコントローラ９２は比重センサ８６の検出出力に基づいて電磁弁８３をオンして油排出管３２ｂを開く。これにより分相したエステル系ポリマーの液化油９４が油排出口３２ｂから排出され、燃料として再利用できる。またエステル系ポリマーの液化油９４が油排出口３２ｂから所定量以上排出されると、比重センサ８６が１．０〜１．２の比重を検出する。このときコントローラ９２は比重センサ８６の検出出力に基づいて電磁弁８３をオフして油排出管３２ｂを閉じる。この結果、エステル系ポリマーの液化油９４以外の油が油排出口３２ｂから排出されないので、エステル系ポリマーの液化油９４のみを確実にかつ効率良く排出することができるとともに、エステル系ポリマーがガスまでの過剰分解を避けたので、テレフタル酸や安息香酸等の結晶性有機酸が生成されず、装置の閉塞及び装置の腐食が生じない。

一方、油浴槽３２の油に浮上した脱塩残渣４３と液化しない廃プラスチック４４と炭化水素系ポリマーの液化油４６は、搬送スクリュー４７により取出し口３２ａに搬送され、この取出し口３２ａからオーバフローし取出し管５４を通って加熱炉５６の炉本体５７に供給され、更に炉本体５７内で加熱されて熱分解し油蒸気が生成される。この油蒸気はロアガス管５９を通って凝縮器６１内に導かれ、凝縮器６１内で３００〜４００℃まで冷却されるので、油蒸気のうち沸点の高い重質油のみが液化し、沸点の低い軽質油はガス状のままアッパガス管６４を通って冷却手段６６に導入され、この冷却手段６６により液化されて、燃料として再利用できる。また凝縮器６１内の液状の重質油６７は連通管６２及びホッパ９３を通って油浴槽３２に供給されるので、油浴槽３２内の油を外部から補給せずに済む。なお、加熱炉５６の炉本体５７内に残った固体残渣は搬送手段により固体出口５７ｃまで搬送され、固体出口５７ｃから排出されて燃料として再利用される。

次に本発明の実施例を詳しく説明する。
＜実施例１＞
図４に示すように、先ず破砕した廃プラスチック３１を３００℃の油浴槽３２に入れ、廃プラスチック３１を油に４０分間滞留させて、脱塩及び液化した。これらの廃プラスチックの原料組成の割合は、ＰＥＴが１０．０重量％、塩素が３．００重量％、その他が８７．０重量％であった。また上記その他は、ＰＳ、ＰＰ、ＰＥ及びＡＢＳと、ＰＶＣ中の塩素以外の成分の組成であり、ＡＢＳ：ＰＳ：ＰＰ：ＰＥの重量比は１：２：２：４であった。次に上記脱塩・液化工程で、ＰＥＴの液化油９４及び第１揮発分をそれぞれ回収し、これらに含まれるＰＥＴ、塩素及びその他の成分の重量を測定するとともに、それらの転換率を算出し、表１に示した。

一方、上記脱塩・液化工程により生成された脱塩残渣４３と、液化せずに膨張したＡＢＳと、炭化水素系ポリマー（ＰＳ、ＰＰ及びＰＥ）の液化油４６とを５２０℃に加熱した加熱炉５６に約１０分間の滞留時間で熱分解した。上記熱分解工程で得られた油蒸気を３５０℃の凝縮器６１に供給して、重質油を凝縮して液化し、第２揮発分と分離した。残渣（加熱炉に残った固体残渣と液状の重質油）と第２揮発分をそれぞれ回収し、これらに含まれるＰＥＴ、塩素及びその他の成分の重量を測定するとともに、それらの転換率を算出し、表１に示した。

＜評価＞
表１から明らかなように、脱塩・液化工程では、ＰＶＣが３００℃と低温であっても９７．５３％と略全量分解でき、この分解した塩素を塩化水素として除去できた。また脱塩・液化工程では、８７％と多くのＰＥＴを液化油として分離・回収できた。
一方、熱分解・凝縮工程では、塩素とＰＥＴを除いたその他の成分（炭化水素系ポリマー）は大部分（９５．７５％）が第２揮発分に転換され、この第２揮発分は軽質油であることを確認できた。また第２揮発分に含まれるＰＥＴの分解物は０．２０％と非常に少なかった。この結果、高温熱分解揮発分系の閉塞や腐食を抑制できるとともに、ＰＥＴの熱分解により生成される結晶性有機酸の固形分をガス状の軽質油から分離する工程を省略できる。

本発明第１実施形態の廃プラスチックの処理方法を示す構成図である。 その処理に用いられる油浴槽内の状態を示す構成図である。 廃プラスチックの温度による形態（固体、液体、気体など）の変化を示す図である。 本発明の第２実施形態を示す断面構成図である。

符号の説明

１１，３１ 廃プラスチック
１２，３２ 油浴槽
１３，９４ エステル系ポリマーの液化油
１４，４６ 炭化水素系ポリマーの液化油
１５，４３ 脱塩残渣
１７，５６ 加熱炉
１８，６１ 凝縮器
１９，４４ 液化しない廃プラスチック
３２ａ 取出し口
３２ｂ 油排出口
３３ 加熱手段
６７ 重質油
８６ 比重センサ
９２ コントローラ
９６ 上昇抑制手段

Claims (6)

1. 塩素系ポリマーとエステル系ポリマーと炭化水素系ポリマーを含む廃プラスチック(11)を、２８０〜３２０℃の温度に維持されかつ粘度が０．０１〜１．０Ｐａ・秒である油浴槽(12)中の油に１０〜１２０分間浸漬して、前記塩素系ポリマーを脱塩することにより前記脱塩残渣(15)を前記油に浮上させるとともに前記エステル系ポリマー及び前記炭化水素系ポリマーを液化する工程と、前記エステル系ポリマーの液化油(13)と前記炭化水素系ポリマーの液化油(14)を比重差により分相する工程と、前記エステル系ポリマーの液化油(13)のみを前記油浴槽(12)から抜出す工程と
   を含む廃プラスチックの処理方法。
2. 油浴槽(12)中の油に浮上した脱塩残渣(15)、液化しない廃プラスチック(19)及び炭化水素系ポリマーの液化油(14)を前記油浴槽(12)から取出し、加熱炉(17)で前記脱塩残渣(15)、前記液化しない廃プラスチック(19)及び前記炭化水素系ポリマーの液化油(14)を４００〜５５０℃で熱分解することにより油蒸気を生成した後に、凝縮器(18)で前記油蒸気を３００〜４００℃まで降温させて液状の重質油とガス状の軽質油とに分離する請求項１記載の廃プラスチックの処理方法。
3. 塩素系ポリマーとエステル系ポリマーと炭化水素系ポリマーを含む廃プラスチック(11)を、２８０〜３２０℃の温度に維持されかつ粘度が０．０１〜１．０Ｐａ・秒である油浴槽(12)中の油に１０〜１２０分間浸漬して、前記塩素系ポリマーを脱塩することにより前記脱塩残渣(15)を前記油に浮上させるとともに前記エステル系ポリマー及び前記炭化水素系ポリマーを液化する工程と、
   前記エステル系ポリマーの液化油(13)と前記炭化水素系ポリマーの液化油(14)を比重差により分相する工程と、
   前記エステル系ポリマーの液化油(13)のみを前記油浴槽(12)から抜出す工程と、
   前記油浴槽(12)中の油に浮上した前記脱塩残渣(15)、液化しない廃プラスチック(19)及び前記炭化水素系ポリマーの液化油(14)を前記油浴槽(12)から取出し、加熱炉(17)で前記脱塩残渣(15)、前記液化しない廃プラスチック(19)及び前記炭化水素系ポリマーの液化油(14)を４００〜５５０℃で熱分解することにより油蒸気を生成する工程と、
   凝縮器(18)で前記油蒸気を３００〜４００℃まで降温させて液状の重質油とガス状の軽質油とを製造する工程と
   を含む廃プラスチックから重質油及び軽質油を製造する方法。
4. 液状の重質油を油浴槽(12)の油又は燃料のいずれか一方又は双方に利用する請求項２記載の廃プラスチックの処理方法。
5. 油浴槽(32)と、
   前記油浴槽(32)に貯えられる油を２８０〜３２０℃に加熱保持する加熱手段(33)と、
   前記油浴槽(32)中に設けられ前記油浴槽(32)中の油を上下対流を生じないように撹拌する撹拌羽根(34)と、
   前記油浴槽(32)の下部に設けられかつ沈降したエステル系ポリマーの液化油(94)の上昇を抑制する手段(96)と、
   前記油浴槽(32)の上部に設けられ前記油に浮上する脱塩残渣(43)、液化しない廃プラスチック(44)及び炭化水素系ポリマーの液化油(46)を取出す取出し口(32a)と、
   前記油浴槽(32)の下部に設けられた油排出口(32b)と、
   前記油浴槽(32)の内底面より所定の距離だけ上方に設けられ前記油浴槽(32)中の油の比重を検出する比重センサ(86)と、
   前記比重センサ(86)の検出出力に基づいて前記油浴槽(32)の油排出口(32b)を開閉制御するコントローラ(92)と
   を備えた廃プラスチックの処理装置。
6. 油浴槽(32)の取出し口(32a)より取出された脱塩残渣(43)、液化しない廃プラスチック(44)及び炭化水素系ポリマーの液化油(46)を４００〜５５０℃の温度に加熱し熱分解して油蒸気を生成する加熱炉(56)と、前記油蒸気を３００〜４００℃まで降温させて液状の重質油(67)とガス状の軽質油とに分離する凝縮器(61)とを更に備えた請求項５記載の廃プラスチックの処理装置。

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