JP2005170986A

JP2005170986A - 廃プラスチック油化処理装置

Info

Publication number: JP2005170986A
Application number: JP2003409122A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kobayashi; 幸雄小林; Yoshihiko Matsumoto; 嘉彦松本; Masataka Tsukada; 正隆塚田
Original assignee: ENVIRONMENT SYSTEM KK; Nakamoto Packs Co Ltd
Current assignee: ENVIRONMENT SYSTEM KK; Nakamoto Packs Co Ltd
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2023-12-08
Also published as: JP4117244B2

Abstract

【課題】廃プラスチックを熱分解して再生油を得る油化処理装置において、効率良く、かつ安全に油化処理を行なえるようにする。
【解決手段】１０は貯蔵ホッパ、２０は廃プラスチックのチップを溶融して押し出す押出機、３０は溶融廃プラスチックを熱分解する熱分解炉、４０は分解ガスを軽質油留分ガスに分解する触媒反応槽、５０及び６０はコンデンサ、７０は回収油タンク、８０は遠心分離機、９０はリザーブタンクである。連結管２１は、押出機２０の出口から上方へ立上った後熱分解炉３０に連結されている。第１コンデンサ５０と第２コンデンサ６０に連結された回収油管５２、６２には、内面に付着した固形物を除去するために、水蒸気を管内に吹付ける水蒸気供給手段５３、６３が設けられている
【選択図】図１

Description

本発明は、廃プラスチックから再生油を得るための処理を行う廃プラスチック油化処理装置に関し、さらに詳しくは、廃プラスチックを連続的に供給できるようにして効率良く再生油を生産できるようにした廃プラスチック油化処理装置に関するものである。

従来、プラスチックのリサイクル処理装置の一形式として、熱可塑性プラスチック製の容器やショッピングバッグ等の廃プラスチックから良質な軽質油を工業的に生成・固収する廃プラスチック油化処理装置が知られている。

この廃プラスチック油化処理装置としては、例えば、廃プラスチックを熱分解して分解ガスを生成する熱分解炉と、該熱分解炉で生成された分解ガスを軽質油留分ガスに分解する触媒反応槽と、該触媒反応槽で生成された軽質油留分ガスを液化させて再生油を得るコンデンサとを有し、廃プラスチックを熱分解炉で熱分解した後、この熱分解により生成された分解ガスを触媒反応槽において触媒と接触させて軽質油留分ガスに分解し、この軽質油留分ガスをコンデンサで液化させて再生油を得ていた。

そして、熱分解炉に廃プラスチックを供給するには、熱分解炉の容量に応じて所定量づつ投入して供給していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３０１１８５号公報

しかしながら、上述した従来の廃プラスチック油化処理装置においては、一連の油化処理が終了する毎に廃プラスチックを供給するバッチ式であるので、油化処理の効率が悪いという問題があった。

本発明は、以上の問題点を解決し、効率良く油化処理を行なえる廃プラスチック油化処理装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意検討し、押出機を用いて溶融状態の廃プラスチックを連続供給することにより、極めて効率良く油化処理することを見出した。さらに、押出機を用いた場合、熱分解炉で発生した分解ガスが押出機に流入する恐れがあり、この分解ガスの流入を防止するには、押出機と熱分解炉とを連結する連結管を、押出機の出口から立ち上げることにより防止できることを見出し、本発明を完成させたものである。

すなわち、本発明による廃プラスチック油化処理装置は、廃プラスチックを熱分解して分解ガスを生成する熱分解炉と、該熱分解炉で生成された分解ガスを軽質油留分ガスに分解する触媒反応槽と、該触媒反応槽で生成された軽質油留分ガスを液化させて再生油を得るコンデンサとを有する廃プラスチック油化処理装置であって、前記熱分解炉に溶融廃プラスチックを連続的に供給する押出機が設けられ、該溶融廃プラスチックを供給するために押出機と熱分解炉とを連結した連結管が、押出機の出口から上方へ立上がった後熱分解炉に連結されていることを特徴として構成されている。

本発明による廃プラスチック油化処理装置においては、押出機が廃プラスチックを溶融した状態で熱分解炉に供給するので、チップ状の廃プラスチックを供給するのに比べ、熱分解炉における熱分解を効率良く行なうことができる。また、押出機は廃プラスチックを連続的に熱分解炉に供給するので、油化処理装置を停止させることなく連続して油化処理することができ、効率良く油化処理を行なうことができる。さらに、押出機と熱分解炉とを連結する連結管が立上がった後熱分解炉に連結されているので、連結管の立上がった部位における溶融廃プラスチックが、熱分解炉で発生した分解ガスが押出機に流入するのを防止している。

本発明による廃プラスチック油化処理装置においては、熱分解炉に溶融廃プラスチックを連続的に供給する押出機を設けている。この押出機としては、特に限定されるものでなく、押出成形に従来用いられているものを利用することができる。

押出機と熱分解炉とは連結管で連結され、この連結管を介して溶融廃プラスチックを熱分解炉へ供給するようになっており、連結管は押出機の出口から上方へ立上った後熱分解炉に連結されている。この連結管の立上った高さは、熱分解炉で生成された分解ガスが押出機に流入するのを防止できるだけの高さであればよく、熱分解炉の容量、連結管の径等によって適宜設定し、また、長くするほど効果があるが、長くなり過ぎるとギヤポンプを設けて送る必要が出てくるので好ましくない。一般的に、２０００〜３０００ｍｍの範囲が好ましい。

コンデンサの再生油の出口に連結された回収油管に、回収油管内面に付着した固形分を水蒸気で除去する水蒸気供給手段を設けることが好ましい。このような構成にすることにより、回収油管内面に付着したテレフタル酸等の固形物を除去し、回収油管における再生油の流れを円滑にすることができる。

本発明による廃プラスチック油化処理装置に用いる廃プラスチックとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＳ等があり、また、その形態としては、ボトル、シート、フィルム等がある。

本発明による廃プラスチック油化処理装置の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、廃プラスチック油化処理装置の全体を示す構成図である。

図１において、１０は廃プラスチックのチップを貯蔵する貯蔵ホッパ、２０は貯蔵ホッパ１０から投入された廃プラスチックのチップを溶融して押し出す押出機、３０は押出機２０から供給された溶融廃プラスチックを熱分解する熱分解炉、４０は熱分解炉３０から供給された分解ガスを軽質油留分ガスに分解する触媒反応槽、５０は触媒反応槽４０から供給された軽質留分ガスを液化させて再生油を得る第１コンデンサ、６０は第１コンデンサ５０から供給された軽質留分ガスを液化させえて再生油を得る第２コンデンサ、７０は第１コンデンサ５０及び第２コンデンサ６０で得た再生油を回収する回収油タンク、８０は回収油タンク７０から送られて来た再生油から不純物を除去する遠心分離機、９０は遠心分離機８０から送られて来た不純物が除去された再生油を貯溜するリザーブタンク、１００は第２コンデンサ６０から送られて来る液化せずにガスのままで存在するオフガス（メタン、エタン、プロパン、ブタンガス等）中の微粒子を集塵するスクラバ、１１０はスクラバ１００送られてくるオフガスを燃焼させるオフガス脱臭炉である。

前記貯蔵ホッパ１０は押出機２０の投入口に連結されており、連続的に廃プラスチックチップを投入するようになっている。押出機２０は内部に吐出圧力を検知する圧力センサ（図示せず）が設けられている。また、出口には連結管２１が連結され、この連結管２１の他端が熱分解炉３０に連結されており、この連結管２１の途中には、エアーアクチュエータにより駆動するバルブ２２、２３が設けられている。

連結管２１は、押出機２０の出口から上方へ立上った後熱分解炉３０に連結されており、連結管２１の立上った高さｈは、２０００〜３０００ｍｍの範囲で設定されている。

前記熱分解炉３０は、溶融廃プラスチックを加熱分解する熱分解釜３１と、この熱分解釜３１を加熱する燃焼炉３２が設けられており、前記連結管２１は熱分解釜３１の天板に連結されている。熱分解釜３１の内部には、溶融廃プラスチックを攪拌する攪拌機３３が設けられ、また、熱分解釜３１内の圧力を検知する圧力センサ３４が設けられるとともに、熱分解釜３１内の温度を検知する温度センサ３５が設けられている。

さらに、熱分解釜３１には窒素を供給するための窒素用配管３６が連結され、この窒素用配管３６は窒素流量監視装置３７を介して窒素ガスタンク等の窒素ガス源（図示せず）に連結されている。また、窒素流量監視装置３７の上流に位置する窒素用配管３６部分が、連結管２１のバルブ２２とバルブ２３との間に連結され、連結管２１に窒素を供給できるようになっている。また、熱分解釜３１には、生成された分解ガスを触媒反応槽４０を送るための分解ガス管３８が連結されている。

前記触媒反応槽４０は、反応槽本体４１と、その周囲に設けられた加熱部４２とを有しており、反応槽本体４１に前記分解ガス管３８が連結されるとともに、発生した軽質油留分ガスを第１コンデンサ５０に送り込むための留分ガス管４３が連結されている。また、加熱部４２は、前記燃焼炉３２の排ガスを送り込むことが出来るように排ガス管３９で燃焼炉３２に連結されている。

前記第１コンデンサ５０は、温水機５１が設けられ加温されるようになっていいる。また、液化した再生油を回収油タンク７０に送り込むための第１回収油管５２が連結されており、この第１回収油管５２の第１コンデンサ５０の出口に近い部位には、第１回収油管５２の内面に付着した固形物（テレフタル酸等）を除去するために、水蒸気を管内に吹付ける水蒸気供給手段５３が設けられている。さらに、液化しなかった軽質油留分ガスを第２コンデンサ６０に送り込むための留分ガス管５４が連結されている。

前記第２コンデンサ６０は、冷却機６１が設けられ冷却されるようになっている。また、液化した再生油を回収油タンク７０に送り込むための複数の第２回収油管６２が連結されており、この第２回収油管６２の第２コンデンサ６０の出口に近い部位には、第１回収油管５２と同様に、水蒸気供給手段６３が設けられている。さらに、オフガスをスクラバ１００に送り込むためのオフガス管６４が連結されている。スクラバ１００には、微粒子の除去に用いる水を供給するための水タンク１０１が設けられ、集塵されたオフガスをオフガス脱臭炉１１０に送り込むためのオフガス管１０２が連結されている。

前記回収油タンク７０は、前記第１回収油管５２及び第２回収油管６２より再生油が送り込まれるようになっており、また、再生油を遠心分離機８０に送り込むための再生油管７１が連結されている。遠心分離機８０は、不純物を除去した再生油をリザーブタンク９０に送り込むための再生油管８１が連結されている。リザーブタンク９０は、前記燃焼炉３２のバーナに再生油を送り込むための送油管９１が連結され、回収された再生油の一部を燃焼炉３２に利用している。また、タンク等の貯蔵施設（図示せず）に送り込むための送油管９２が連結されている。

次に、以上のような廃プラスチック油化処理装置の動作を説明する。

まず、廃プラスチック（熱可塑性プラスチックからなるプラスチック容器、ショッピング袋等）をチップ状に破砕し、貯蔵ホッパ１０に投入する。投入された廃プラスチックチップは押出機２０に供給され、押出機２０において溶融された状態で押出され、連結管２１を介して熱分解釜３１に供給される。

なお、この時、熱分解釜３１（容量：３．８３ｍ^２）は、窒素ガス源から窒素用配管３６を介して窒素が充填され（総窒素充填量：約８ｍ^２）窒素に置換されている。この窒素の充填は、１０分間窒素を充填した後バーナを着火し、このバーナ着火後も１０分間充填を継続することにより行なっている。また、窒素流量監視装置３７で窒素の流量を検知しており、窒素用配管３６の詰り等により窒素の充填が不良な場合は、バーナの着火をしないようになっている。

熱分解釜３１に供給された溶融廃プラスチックは、攪拌機３３で攪拌されるとともに、空気が遮断された状態で加熱されガス化し、いわゆる乾留が行なわれる。この時、押出機２０の吐出圧を圧力センサで検知しており、吐出圧が低下した場合、バルブ２２、２３を閉鎖し、窒素ガス源より連結管２１に窒素を充填し、さらにバーナを失火する。また、熱分解釜３１内の圧力は圧力センサ３４が検知しており、所定圧より低圧となった場合は、バーナを失火し、さらに窒素ガスを充填する。一方、所定圧より高圧となった場合は、バーナを失火し、さらにガス化が異常に進んだ場合は、安全弁からガスを外部へ放出する。さらに、熱分解釜３１内の温度は温度センサ３５で検知されており、所定温度より高温になった場合、バーナを失火する。

また、熱分解釜３１内のガス圧が高くなったとしても、連結管２１の立上がった部位により分解ガスが押出機２０に流入するのを防止している。

熱分解炉３０の熱分解釜３１で生成された高温の分解ガス（炭素数１〜２５程度の炭化水素が主成分）は、触媒反応槽４０に送られ、炭素数の多い重質油ガス分子の炭素鎖を切って炭素数の小さい軽質油ガス分子（軽質油留分ガス）に分解され、軽質油留分ガスが生成される。

触媒反応槽４０で生成した軽質油留分ガスは、まず、第１コンデンサ５０へ送られ液化されて再生油が生成され、回収油タンク７０に回収され、また、第１コンデンサ５０で液化されなかった軽質油留分ガスは、第２コンデンサ６０へ送られ液化され、同様に回収油タンク７０に回収される。

この第１コンデンサ５０及び第２コンデンサ６０の第１回収油管５２及び第２回収油管６２のコンデンサの出口に近い部位においては温度が低下するので、例えば、ＰＥＴボトルを廃プラスチックとして分解した場合、テレフタル酸が管の内面に固形物として付着する場合がある。したがって、固形物が付着した場合、水蒸気供給手段５３、６３で内面に水蒸気を吹付けることにより付着した固形物を除去する。

回収油タンク７０に回収された再生油は、遠心分離機８０により水分、炭素等の不純物が除去され、最終的な再生油としてリザーブタンク９０に送られる。リザーブタンク９０に送られた再生油は、貯蔵施設に送られるが、その一部は熱分解釜３１のバーナに送られ燃料となる。

なお、熱分解炉３０からの分解ガスの多くは第１及び第２コンデンサ５０、６０で液化して再生油となるが、一部は液化せずにガスのままで存在し、いわゆるオフガス（メタン、エタン、プロパン、ブタン等を含む）となる。このオフガスは、第２コンデンサ６０からスクラバ１００に送られ集麈された後、オフガス脱臭炉１１０にて燃焼させる。

本願発明による廃プラスチック油化処理装置の一実施形態を示す全体構成図である。

符号の説明

１０貯蔵ホッパ
２０押出機
２１連結管
３０熱分解炉
４０触媒反応槽
５０第１コンデンサ
５３水蒸気供給手段
６０第２コンデンサ
６３水蒸気供給手段
７０回収油タンク
８０遠心分離機
９０リザーブタンク
１００スクラバ
１１０オフガス脱臭炉

Claims

廃プラスチックを熱分解して分解ガスを生成する熱分解炉と、該熱分解炉で生成された分解ガスを軽質油留分ガスに分解する触媒反応槽と、該触媒反応槽で生成された軽質油留分ガスを液化させて再生油を得るコンデンサとを有する廃プラスチック油化処理装置であって、前記熱分解炉に溶融廃プラスチックを連続的に供給する押出機が設けられ、該溶融廃プラスチックを供給するために押出機と熱分解炉とを連結した連結管が、押出機の出口から上方へ立上がった後熱分解炉に連結されていることを特徴とする廃プラスチック油化処理装置。
前記連結管の立上がった高さが、２０００〜３０００ｍｍである請求項１記載の廃プラスチック油化処理装置。
前記コンデンサの再生油の出口に連結された回収油管に、回収油管内面に付着した固形分を水蒸気で除去する水蒸気供給手段が設けられている請求項１又は２記載の廃プラスチック油化処理装置。