JP2006176603A - 廃タイヤの熱分解処理方法およびその設備 - Google Patents

Abstract

【課題】廃タイヤを乾留する乾留キルンの炉尻フードと冷却装置とを連結するダクトにおける飛散カーボンによる閉塞を防止する廃タイヤの熱分解処理方法およびその設備を提供する。
【解決手段】乾留キルン１内に廃タイヤを投入して還元性雰囲気で加熱・熱分解し、熱分解で発生した熱分解ガスを冷却装置２で冷却して分解ガスと分解油に分離して回収する廃タイヤの熱分解方法において、乾留キルン１と冷却装置２の間を連結する、途中に除じん器４を有するダクト３，５にて乾留キルン１で発生した熱分解ガス中のカーボンを除じんする熱分解処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃タイヤを加熱して発生する熱分解ガスから分解油を回収する方法および設備に関する。

廃タイヤや廃プラスチックなどの熱分解対象物の乾留により発生する熱分解ガスから燃料を回収する方法が知られている（特許文献１参照）。

図３は従来の熱分解処理設備の一例を示す概略図である。

図３において、熱分解対象物を乾留する乾留キルン２１と乾留ガスを冷却する冷却装置２２とがダクト２３で接続され、高温の乾留ガスを冷却装置２２内に導入する。冷却装置２２の排水ライン２４の途中に設けた循環ポンプ２５の運転により、脱塩助剤が混ぜられた冷却水を、冷却器２６を経て冷却水噴霧ライン２７により冷却装置２２内で熱分解ガスに直接噴霧させて熱分解ガスを冷却し、冷却された熱分解ガスを排ガスライン２８を通して排出する。冷却により熱分解ガスから分離された液体成分は油水分離槽２９に移す。油水分離槽２９で液体成分を油水分離し、途中に輸送ポンプ３０を備えた熱分解オイル回収ライン３１を通して熱分解オイルを回収し、輸送ポンプ３２を備えた凝縮水回収ライン３３を通して凝縮水を回収する。

乾留の対象となる廃タイヤは、平均的に１３質量％（以下「％」は「質量％」である。）程度のワイヤ、３０％程度のカーボンと残りがゴム、石油系軟化材、繊維材料にて構成されている。廃タイヤの完全乾留により４００〜７００℃で熱分解させると、ゴム及び軟化材が熱分解され、高カロリーガス、油、ワイヤ、及びカーボンが生成される。たとえば約６００℃で熱分解すると、約２０％がガス、約３０％が油、約３７％がカーボン、及び１３％のワイヤができる。実際に外熱型乾留キルン１にて廃タイヤを、外熱を利用して熱分解させると前記した再生物が回収可能となる。
特開２００３−２６１８７９号公報

乾留キルンで廃タイヤを乾留して高温熱分解させると、ワイヤと熱分解発生カーボンが遊離し、１０〜１００μｍ程度のカーボンが発生する。カーボンのほとんどは、乾留キルンの炉尻フードの残渣側から排出されるものの、一部のカーボンは、炉尻フード上部から油分ベーパー含む発生ガスとともに飛散する。飛散カーボンは、炉尻フードをその後段に位置する油回収設備を連結するダクト内に蓄積し、閉塞を生じさせる。結果として、設備の稼動時間が減少する結果となる。

そこで本発明は、廃タイヤを乾留する乾留キルンの炉尻フードと冷却装置とを連結するダクトにおける飛散カーボンによる閉塞を防止する廃タイヤの熱分解処理方法およびその設備を提供するものである。

本発明の廃タイヤの熱分解処理方法は、乾留キルン内に廃タイヤを投入して還元性雰囲気で加熱・熱分解し、熱分解で発生した熱分解ガスを冷却装置で冷却して分解ガスと分解油に分離して回収する廃タイヤの熱分解方法において、乾留キルンと冷却装置の間を連結する、途中に除じん器を有するダクトにて前記乾留キルンで発生した熱分解ガス中のカーボンを除じんすることを特徴とする。

本発明の廃タイヤの熱分解処理設備は、廃タイヤを投入して還元性雰囲気で加熱・熱分解する乾留キルンと、熱分解で発生した熱分解ガスを冷却して分解ガスと回収油に分離する冷却装置とで構成する廃タイヤの熱分解設備において、前記乾留キルンと冷却装置との間を途中に除じん器を有するダクトにて連結したことを特徴とする。

本発明では、乾留キルン１と油回収設備を連結するダクトの途中に設置した除じん器にて飛散カーボンを除じんし、さらに冷却装置で冷却回収された回収油をダクト内に噴霧することで飛散カーボンを回収油に取り込んで除じんすることができる。回収油噴霧ができないダクト部分については機械的手段もしくは、３ｋｇ圧以上のＮ_２にて吹き飛ばし、除じんできる。その結果、炉尻フードと冷却装置を連結するダクトでの閉塞防止が可能となり、設備の稼働率が向上する。

また、ダクトの閉塞防止により稼動時に、ダクトの圧力損失が低下することで、後段でのブロア効率が向上し、乾留ガス処理量が向上し、廃タイヤ処理量が増加する。

さらに、除じん器でのカーボン除去率が向上するため、冷却装置の出口での乾留ガス中のカーボン除去率が向上し、後段における軽質油のカーボン含有率が減少し、軽質油品質が向上する。

図１は本発明の熱分解処理方法を実施するための熱分解処理設備の一実施例を示す概略図である。

外熱型の乾留キルン１と冷却装置（プレ・クーラー）２は乾留キルン側のダクト３、集じん器４、冷却装置側のダクト５で順次連結され、乾留キルン１で発生した熱分解ガスは前段のダクト３、集じん器４、後段のダクト５を通って冷却装置２へ導入される。

乾留キルン１に投入する廃タイヤは１０〜１００ｍｍに破砕することが好ましい。乾留キルン１の炉尻側には、フード６が設けられ、フード６の底部は残渣受け水槽７により水封され、フード６の頂部は乾留キルン側のダクトに連結されている。回転する乾留キルン１の炉尻から排出されるワイヤやカーボンなどの熱分解残渣は残渣受け水槽７へ落下し、乾留キルン１で発生した熱分解ガスは乾留キルン１側のダクト３へ上昇していく。

乾留キルン１側のダクト３と冷却装置側のダクト５との間に配置された集じん器４により熱分解ガス中に含まれるカーボンが除じんされる。集じん器４には、例えば内部にカーボンが衝突する衝突板４ａを垂直に設けた集じん器４を使用し、衝突して落下したカーボンは集じん器４の底部から定期的に排出する。

さらに、集じん器４内には、冷却装置２で回収した回収油（重質油）を噴霧ノズル４ｂで噴霧して飛散カーボンを取り込んで除じんすることができる。飛散カーボンは、親水性がなく親油性があるため、回収油により効果的に取り込むことができる。

図２は除じん器として衝突板４ａを備えた除じん器に代えてサイクロン除じん器を適用した他の実施例を示す図である。図２において、サイクロン除じん器４に一対の噴霧ノズル４ｂを配置し、乾留キルン側のダクト３から導入された熱分解ガスに回収油が噴霧されて熱分解ガス中に含まれるカーボンが除じんされる。

集じん器４に噴霧する回収油（Ｌ）と発生する乾留ガス量（Ｇ）との割合は、Ｌ／Ｇ＝１０以上が好ましい。Ｌ／Ｇは、ガスに対するダスト除去のための油循環量の比を示すものである。一般的な酸性ガスの吸収においては、Ｌ／Ｇを３程度以上とる場合が多い。これらの場合は、充填塔を利用した場合が多く、充填塔内でガスと吸収液が接触するための最低限必要な吸収液循環量である。一方、本発明の設備は、充填剤内カーボン閉塞防止のため、充填物を使用していない直接接触型カーボン除去設備であるため、通常の充填塔型に比べるとガスと油の接触効率は高くない。

そのなかで以下の条件で、ガス中から９５％以上除去するためには、たとえば、Ｇ＝７００Ｎｍ^３／ｈ、Ｓ＝６０ｋｇ／ｈ、最低Ｌ／Ｇ＝１０以上が望ましい。それ以下である場合には、接触効率が低下し、カーボン除去性能が悪化する。Ｌ／Ｇを増加させるに従い、カーボン除去性能は上昇するが、設備（環境ポンプ、配管）が大きくなり経済性が悪くなる。

また、カーボン（Ｓ）と回収油（Ｌ）との割合は、Ｓ／Ｌ＝１０ｋｇ／ｍ^３以下が好ましい。回収油の循環量は本来、ダスト濃度に対して比例する。Ｓ／Ｌが１０ｋｇ／ｍ^３以上である場合、循環液中ダスト濃度が１０ｋｇ／ｍ^３以上となる。ダスト濃度が、１０ｋｇ／ｍ^３以上になると、ダストを吸収した循環油中ダスト濃度が、概略１％以上となり、油自体の粘性が増加し、流動性が悪くなり配管内で滞る現象が生じる。この現象を抑制するために、Ｓ／Ｌが１０ｋｇ／ｍ^３以下が望ましい。本発明の場合、Ｓ／Ｌ＝５ｋｇ／ｍ^３とすると、循環油液比重＝０．８、Ｓ＝６０ｋｇ／ｈ、Ｌ＝１２ｍ^３／ｈとなる。この結果であれば、Ｇ＝７００Ｎｍ^３／ｈ、Ｌ／Ｇ＝１２０００×０．８／７００＝１３．７である。

冷却装置２の下部には冷却装置２で回収した回収油を貯留するプレチャンバー８が配置されている。プレチャンバー８の底部には回収油の循環用配管９が接続され、循環用配管９には循環ポンプ１０が設けられ、回収油はクーラ１１で冷却され冷却装置内に配置された噴霧ノズル２ａに供給され、回収油を噴霧して熱分解ガスを冷却する。

循環用配管９はさらに集じん器４の噴霧ノズル４ａ及び冷却装置側のダクト５の途中に設けられた噴霧ノズル５ａに回収油を供給し、各噴霧ノズル４ａ，５ａから回収油を噴霧して飛散カーボンを取り込んで除じんする。集じん器４で噴霧した回収油は、集じん器４の底部から配管１２を通してプレチャンバー８へ戻す。

循環用配管９から分岐された重質油回収配管１３にて重質油が回収される。また、プレチャンバー８の回収油上の空間にある凝縮されない乾留ガスは抜かれてクーラ１４により冷却されて回収される。

乾留キルン側のダクト３のうち、回収油噴霧ができない部分には、堆積するカーボンを除去するため、モータＭで回転するスクリュウフィーダ（リボンスクリュウ）１５もしくは、プッシャー方式等の機械的手段を設ける。

さらに３ｋｇ圧以上の不活性ガス、例えばＮ_２の噴射口１６を設けて噴射し、堆積するカーボンを吹き飛ばして除去する。スクリュー１５の上部は、Ｎ_２の吹き込みができるように１／３ないし１／２程度の空間が形成されるように設置する。

次に本発明の廃タイヤの熱分解処理方法について説明する。

廃タイヤは、乾留キルン１に定量供給され、還元性雰囲気で５００〜７００℃にて加熱・熱分解される。乾留キルン１炉尻のフード６より、ガス化されないワイヤ及び残渣カーボンのほとんどが排出され残渣受け水槽７に回収される。乾留キルン１でガス化された油分及び乾留ガスはフード６の上部からダクト３へ排出され、集じん装置４、冷却装置側のダクト５を経て冷却装置２に導入される。

集じん装置４では飛散するカーボンが衝突板４ａに衝突して落下し、噴霧ノズル４ｂから回収油が噴霧されて取り込まれ除じんされる。冷却装置側のダクト５においても噴霧ノズル５ａから回収油が噴霧されて取り込まれ除じんされる。乾留キルン１側のダクト３では、カーボンを除去するため、スクリュウフィーダ等の機械的手段あるいは、３ｋｇ圧以上のＮ_２の吹き込み口１６を設けてカーボンを吹き飛ばして除去する。

冷却装置２に導入された乾留ガスは回収油として冷却され、回収油はプレチャンバー８に回収される。プレチャンバー８内の凝縮されないガス分は、クーラ１４で冷却されて冷却温度以上の沸点分が凝縮され、油水分離槽２９で凝縮水と分離されて軽質油として回収され、凝縮水は排水処理され、未凝縮の炭化水素ガス分は、乾留ガスとして回収される。

本発明の方法について実施した結果は、タイヤ処理量４ｔ／ｈの場合、次のとおりである。

（１）発生乾留ガス
発生乾留ガス：７００Ｎｍ^３／ｈ
回収油ベーパー：１５００ｋｇ／ｈ
飛散カーボン（粒径１〜４０μｍ）：５５ｋｇ／ｈ
ダスト濃度：７９ｇ／Ｎｍ^３
（２）集じん器での噴霧油条件
回収油噴霧量：２０ｍ^３／ｈ
（３）冷却装置側のダクト
飛散カーボン １．１ｋｇ／ｈ
ダスト濃度 １．５ｇ／Ｎｍ^３
本実施例により、ダクトの途中に設置した除じん器及び回収油の噴霧により飛散カーボンを確実に除じんできることが確認された。

この場合、Ｌ／Ｇ＝２３ｋｇ／Ｎｍ^３、Ｓ／Ｌ＝２．８ｋｇ／ｍ^３となりＬ／Ｇ＞１０、Ｓ／Ｌ∠１０となる。

図１は本発明の熱分解処理方法を実施するための熱分解処理設備の一実施例を示す概略図である。 除じん器としてサイクロン除じん器を適用した他の実施例を示す図である。 従来の熱分解処理設備の一例を示す概略図である。

符号の説明

１：乾留キルン
２：冷却装置（プレ・クーラー）
２ａ：噴霧ノズル
３：乾留キルン側のダクト
４：集じん器
４ａ：衝突板
４ｂ：噴霧ノズル
５：冷却装置側のダクト
５ａ：重質油噴霧用ノズル
６：フード
７：残渣受け水槽
８：プレチャンバー
９：循環用配管
１０：循環ポンプ
１１：クーラ
１２：配管
１３：重質油回収配管
１４：クーラ
１５：スクリュウフィーダ（もしくはプッシャー）
１６：吹き込み口（Ｎ_２）
２１：乾留キルン
２２：冷却装置
２３：ダクト
２４：排水ライン
２５：循環ポンプ
２６：冷却器
２７：冷却水噴霧ライン
２８：排ガスライン
２９：油水分離槽

Claims (14)

1. 乾留キルン内に廃タイヤを投入して還元性雰囲気で加熱・熱分解し、熱分解で発生した熱分解ガスを冷却装置で冷却して分解ガスと分解油に分離して回収する廃タイヤの熱分解方法において、乾留キルンと冷却装置の間を連結する、途中に除じん器を有するダクトにて前記乾留キルンで発生した熱分解ガス中のカーボンを除じんすることを特徴とする廃タイヤの熱分解処理方法。
2. 上記冷却装置にプレチャンバを連結して分解ガス中の油を回収することを特徴とする請求項１に記載の廃タイヤの熱分解処理方法。
3. 上記プレチャンバで回収した回収油を冷却装置内、又は冷却装置内及び除じん器内へ噴霧することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃タイヤの熱分解処理方法。
4. 上記プレチャンバで回収した回収油を除じん器内および、乾留キルンと冷却装置の間を連結するダクト内へ噴霧することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の廃タイヤの熱分解処理方法。
5. 上記乾留キルンと除じん器を連結するダクト内にスクリュもしくは、プッシャーを設けてダクト内のカーボンを除去することを特徴とする請求項１から４に記載の廃タイヤの熱分解処理方法。
6. 上記乾留キルンと除じん器を連結するダクト内に不活性ガス噴射口を設けてダクト内のカーボンを除去することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の廃タイヤの熱分解処理方法。
7. 上記乾留キルンで廃タイヤを４００から７００℃に加熱して熱分解ガスを発生させ、次いで冷却装置で前記熱分解ガスを２００〜常温まで冷却することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の廃タイヤの熱分解処理方法。
8. 廃タイヤは１０〜１００ｍｍに破砕して、乾留キルンに投入することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の廃タイヤの熱分解処理方法。
9. 廃タイヤを投入して還元性雰囲気で加熱・熱分解する乾留キルンと、熱分解で発生した熱分解ガスを冷却して分解ガスと回収油に分離する冷却装置とで構成する廃タイヤの熱分解設備において、前記乾留キルンと冷却装置との間を途中に除じん器を有するダクトにて連結したことを特徴とする廃タイヤの熱分解処理設備。
10. 上記冷却装置に分解ガス中の油を回収するプレチャンバを連結したことを特徴とする請求項９に記載の廃タイヤの熱分解処理設備。
11. 上記プレチャンバで回収した回収油を噴霧する噴霧ノズルを冷却装置内、又は冷却装置内及び除じん器内に設けたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の廃タイヤの熱分解処理設備。
12. 上記プレチャンバで回収した回収油を噴霧する噴霧ノズルを除じん器内と乾留キルンと冷却装置の間を連結するダクト内へ設けたことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の廃タイヤの熱分解処理設備。
13. 上記乾留キルンと除じん器を連結するダクト内に堆積するカーボンを除去するスクリュもしくは、プッシャーを設けたことを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の廃タイヤの熱分解処理設備。
14. 上記乾留キルンと除じん器を連結するダクト内に堆積するカーボンを除去する不活性ガス噴射口を設けたことを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の廃タイヤの熱分解処理設備。
    

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