JP2007016245A

JP2007016245A - 廃プラスチック分解処理システム

Info

Publication number: JP2007016245A
Application number: JP2006236291A
Authority: JP
Inventors: Masanaga Niiyama; 雅永新山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】熱分解装置に供給した溶融プラスチックが油ガスと残渣とに完全に分解されるタイミングを予測することは困難である。
【解決手段】熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了し、油ガス流量積算値が“Ｑ１”に達する時点“Ｂ”を基準として、熱分解炉１３内に残っている残渣５を排出するのに要する時間だけ前の時点、すなわち熱分解炉１３から排出される油ガス４の油ガス流量積算値が“Ｑ２”になり、油ガス流量積算値の変化が小さくなった時点“Ｃ”で、熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了したと判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、不要となったプラスチックから資源となる油を抽出する廃プラスチック分解処理システムに係わり、特にプラスチックの種類、温度などが切り替えられても、熱分解工程が終了する前に、熱分解工程の終了時期を予測する廃プラスチック分解処理システムに関する。

近年、環境問題を解決する方法の１つとして、不要となったプラスチックに熱を加えて、油（分解油）と残渣とに分離し、これによって得られた分解油を再利用することができる廃プラスチック分解処理システムが注目されている。

図９はこのような廃プラスチック分解処理システムの一例を示す構成図である。

この図に示す廃プラスチック分解処理システム１００は、不要になって溶かされたプラスチック（溶融プラスチック）１０１を貯留する溶融プラスチック貯留装置１０２と、この溶融プラスチック貯留装置１０２から送り出された溶融プラスチック１０１を取り込み、これを撹拌しながら、加熱して、油ガス１０３と残渣１０４とに分離する熱分解装置１０５と、この熱分解装置１０５によって分離された油ガス１０３を冷却して得られた分離油１０６を貯留する油貯留装置１０７と、熱分解装置１０５から分離された残渣１０４を貯留する残渣貯留装置１０８とを備えている。

そして、操作員によって、溶融プラスチック貯留装置１０２、熱分解装置１０５、油貯留装置１０７、残渣貯留装置１０８の運転時間、運転内容などを直接、調整させて、溶融プラスチック１０１を油ガス１０３と残渣１０４とに分離させる。

また、この動作と並行し、油貯留装置１０７に貯留された分離油１０６を次工程に送らせて、不純物除去処理を行わせ、これによって得られた精製油を暖房器具などの燃料、設備を運転するのに必要なエネルギー源として使用させる。
特開２０００−２９７１７７号公報

ところで、このような廃プラスチック分解処理システム１００では、予め決められているスケジュール、操作員の判断などに基づき、溶融プラスチック１０１を熱分解させている時間、残渣１０４の排出時間などを調整させて、短い処理時間で、溶融プラスチック１０１を油蒸気と残りの物質とに分解させ、これによって得られた油ガス１０３を冷却させて分解油１０６を取り出させるようにしている。

このため、投入されるプラスチックの材質が変化したり、投入量に誤差が生じたりした場合、各時間毎に抽出される分解油１０６の量が変化するのみならず、溶融プラスチック１０１を加熱させる時間の長さが変化することから、これらに対応して溶融プラスチック１０１を加熱する時間、温度などを調整しなければない。

しかしながら、熟練した操作員にしか、このような調整を行うことができないことから、操作員の熟練度が低いときなどに、短い処理時間で、多くの分離油１０６を取り出すことが難しいという問題があった。

また、このような廃プラスチック分解処理システム１００では、溶融プラスチック貯留装置１０２から熱分解装置１０５に供給される溶融プラスチック１０１の温度変化を抑えて、熱分解装置１０５で行われる熱分解処理に必要な時間を短縮させている。

しかしながら、溶融プラスチック１０１の温度を一定にしていても、溶融プラスチック１０１の元になるプラスチックの材質が変化すると、溶融プラスチック１０１の粘性が変化して、熱分解装置１０５に同じ量の溶融プラスチック１０１を供給できなくなるのみならず、溶融プラスチック貯留装置１０２から熱分解装置１０５に供給した溶融プラスチック１０１の一部が外部に流れ出てしまうことがあった。

本発明は上記の事情に鑑み、熱分解装置に供給した溶融プラスチックが油ガスと残渣とに完全に分解されるタイミングを予測することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明は、廃プラスチックを熱分解処理して、分離油と残渣とに分離する廃プラスチック分解処理システムにおいて、前記分離油の油量変化率または油量積算値を検出する分離油変化率検出部と、この分離油変化率検出部で得られた油量変化率または油量積算値に基づき、前記廃プラスチックの熱分解処理が終了する時期を予測する熱分解処理終了時期予測部とを備えたことを特徴としている。

また、他の発明は、廃プラスチックを熱分解処理して、分離油と残渣とに分離する廃プラスチック分解処理システムにおいて、廃プラスチックを溶融させた溶融プラスチックを熱分解処理しているときの重量変化率または重量を検出する重量変化率検出部と、この重量変化率検出部で得られた重量変化率または重量に基づき、前記廃プラスチックの熱分解処理が終了する時期を予測する熱分解処理終了時期予測部とを備えたことを特徴としている。

本発明の廃プラスチック分解処理システムでは、熱分解処理して得られる分離油の油量変化に基づき、熱分解装置に供給した溶融プラスチックが油ガスと残渣とに完全に分解されるタイミングを予測することができる。

図１は、本発明による廃プラスチック分解処理システムの実施形態を示す構成図である。

この図に示す廃プラスチック分解処理システム１ａは、不要になって溶かされたプラスチック（溶融プラスチック）２を貯留する溶融プラスチック貯留装置３と、この溶融プラスチック貯留装置３から送り出された溶融プラスチック２を取り込み、これを撹拌しながら、加熱して、油ガス４と残渣５とに分離する熱分解装置６と、この熱分解装置６によって分離された油ガス４を冷却して得られた分離油７を貯留する油貯留装置８と、熱分解装置６によって分離された残渣５を貯留する残渣貯留装置９と、熱分解装置６によって分離された油ガス４の流量変化に基づき、熱分解装置６に供給した溶融プラスチック２が油ガス４と残渣５とに完全に分解されるタイミングを予測し、溶融プラスチック貯留装置３、熱分解装置６、油貯留装置８、残渣貯留装置９の運転時間、運転内容などを最適化する制御装置１０ａとを備えており、熱分解装置６によって分離された油ガス４の流量を計測して、熱分解装置６に供給した溶融プラスチック２が油ガス４と残渣５とに完全に分解されるタイミングを予測し、この予測結果に基づき、溶融プラスチック貯留装置３、熱分解装置６、油貯留装置８、残渣貯留装置９の運転時間、運転内容などを最適化しながら、溶融プラスチック２を油ガス４と残渣５とに分離する。

溶融プラスチック貯留装置３は、溶融プラスチック２を貯留する溶融槽１１と、制御装置１０ａから開指示信号が出力されているとき、開状態になり、溶融槽１１に貯留されている溶融プラスチック２を通過させて、熱分解装置６に供給する溶融槽出口弁１２とを備えており、溶融プラスチック２を貯留しながら、制御装置１０ａから開指示信号が出力されているとき、貯留している溶融プラスチック２を熱分解装置６に供給する。

熱分解装置６は、溶融プラスチック２を加熱して油ガス４と残渣５とに分離する熱分解炉１３と、制御装置１０ａから投入指示信号が出力されているとき、溶融プラスチック貯留装置３から供給される溶融プラスチック２を取り込んで、熱分解炉１３に送り込む溶融プラスチック投入機１４と、制御装置１０ａから撹拌指示信号が出力されているとき、熱分解炉１３内に投入されて加熱されている溶融プラスチック２を撹拌する溶融プラスチック撹拌機１５とを備えており、溶融プラスチック貯留装置３から送り出された溶融プラスチック２を取り込み、これを撹拌しながら、加熱して、油ガス４と残渣５とに分離する。

また、油貯留装置８は、熱分解炉１３で得られた油ガス４の流量を計測して、流量検知信号を出力する油ガス量検出器１６と、この油ガス量検出器１６を通過した油ガス４を取り込んで冷却し、これによって得られた油（分離油）７を貯蔵する分解油タンク１７とを備えており、熱分解装置６によって分離された油ガス４の流量を計測して、流量検知信号を生成しながら、流量計測済みの油ガス４を冷却し、これによって得られた分離油７を貯留する。

また、残渣貯留装置９は、制御装置１０ａから残渣取込み指示信号が出力されているとき、開状態になり、熱分解炉１３に残っている残渣５を通過させる熱分解炉出口弁１８と、この熱分解炉出口弁１８を通過した残渣５を貯留する残渣ホッパ１９とを備えており、制御装置１０ａから残渣取込み指示信号が出力されているとき、熱分解炉１３に残っている残渣５を取り込んで、貯留する。

また、制御装置１０ａは、予め設定されている手順、油貯留装置８の油ガス量検出器１６から出力される流量検知信号に基づき、開指示信号、投入指示信号、撹拌指示信号、残渣取込み指示信号を生成して、溶融プラスチック貯留装置３、熱分解装置６、油貯留装置８、残渣貯留装置９の運転を制御し、溶融プラスチック２を油ガス４と残渣５とに分離させる。

この際、開指示信号、投入指示信号、撹拌指示信号を生成して、溶融プラスチック貯留装置３に貯留されている溶融プラスチック２を熱分解装置６の熱分解炉１３内に供給させ、加熱処理、撹拌処理させながら、油貯留装置８の油ガス量検出器１６から出力される流量検知信号に基づき、熱分解炉１３から排出される油ガス４の流量を積算し、図２に示すように、油ガス流量積算値（発生量）が“Ｑ２”になり、油ガス流量積算値の変化が小さくなった時点“Ｃ”、すなわち熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了し、油ガス流量積算値が“Ｑ１”に達する時点“Ｂ”を基準として、熱分解炉１３内に残っている残渣５を排出するのに要する時間だけ前に、熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了したと判定し、残渣取込み指示信号を生成する。

これにより、熱分解炉１３から油ガス４の排出が継続されている状態で、残渣貯留装置９の熱分解炉出口弁１８が開状態になって、熱分解炉１３内に残っている残渣５の排出処理が開始され、熱分解炉１３から油ガス４が排出されなくなった時点、すなわち熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了した時点で、熱分解炉１３内に残っている残渣５の排出処理が完了する。

このように、この実施形態においては、熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了し、油ガス流量積算値が“Ｑ１”に達する時点“Ｂ”を基準として、熱分解炉１３内に残っている残渣５を排出するのに要する時間だけ前の時点、すなわち熱分解炉１３から排出される油ガス４の油ガス流量積算値が“Ｑ２”になり、油ガス流量積算値の変化が小さくなった時点“Ｃ”で、熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了したと判定し、熱分解炉１３内に残っている残渣５の排出処理を開始させるようにしているので、熱分解装置６に供給した溶融プラスチック２が油ガス４と残渣５とに完全に分解されるタイミングを予測して、溶融プラスチック貯留装置３、熱分解装置６、油貯留装置８、残渣貯留装置９の運転時間、運転内容などを最適化することができ、これによって溶融プラスチック２の処理時間を短縮させることができるとともに、溶融プラスチック２を熱分解処理して得られる、単位時間当たりの分離油量を増大させることができる。

図３は、本発明による廃プラスチック分解処理システムの他の実施形態を示す構成図である。なお、この図においては、図１の各部と同じ部分に、同じ符号が付してある。

この図に示す廃プラスチック分解処理システム１ｂが図１に示す廃プラスチック分解処理システム１ａと異なる点は、油貯留装置８から油ガス量検出器１６を取り除くとともに、熱分解装置６の溶融プラスチック撹拌機１５に駆動トルク検出器２０を取付け、さらに制御アルゴリズムを変更した制御装置１０ｂによって、開指示信号、投入指示信号、撹拌指示信号を生成して、溶融プラスチック貯留装置３に貯留されている溶融プラスチック２を熱分解装置６の熱分解炉１３内に供給させ、加熱処理、撹拌処理させながら、駆動トルク検出器２０から出力されるトルク検知信号に基づき、熱分解炉１３内に残っている溶融プラスチック２、残渣５などの物質量（内部物質の残量）を求め、図４に示すように、内部物質の残量が“Ｑ４”になった時点“Ｃ”、すなわち熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了し、内部物質の残量が“Ｑ３”に達する時点“Ｂ”を基準として、熱分解炉１３内に残っている残渣５を排出するのに要する時間だけ前の時点“Ｃ”で、熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了したと判定し、残渣貯留装置９に残渣５の取込み処理を開始させるようにしたことである。

このように、この実施形態では、駆動トルク検出器２０の出力に基づき、熱分解炉１３内に残っている溶融プラスチック２、残渣５などを駆動するのに必要な駆動トルクを求め、さらにこの駆動トルクに基づき、熱分解炉１３内に残っている溶融プラスチック２、残渣５などの物質量（内部物質の残量）を求め、熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了し、内部物質の残量が“Ｑ３”に達する時点“Ｂ”を基準として、熱分解炉１３内に残っている残渣５を排出するのに要する時間だけ前の時点“Ｃ”で、熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了したと判定し、残渣貯留装置９に残渣５の取込み処理を開始させるようにしているので、熱分解装置６に供給した溶融プラスチック２が油ガス４と残渣５とに完全に分解されるタイミングを予測して、溶融プラスチック貯留装置３、熱分解装置６、油貯留装置８、残渣貯留装置９の運転時間、運転内容などを最適化することができ、これによって溶融プラスチック２の処理時間を短縮させることができるとともに、溶融プラスチック２を熱分解処理して得られる、単位時間当たりの分離油量を増大させることができる。

図５は、本発明による廃プラスチック分解処理システムのさらに他の実施形態を示す構成図である。なお、この図においては、図１の各部と同じ部分に、同じ符号が付してある。

この図に示す廃プラスチック分解処理システム１ｃが図１に示す廃プラスチック分解処理システム１ａと異なる点は、メモリ機能、ニューロ制御機能、ファジー制御機能などの学習制御機能、判定機能を持たせた制御装置１０ｃによって、開指示信号、投入指示信号、撹拌指示信号を生成して、溶融プラスチック貯留装置３に貯留されている溶融プラスチック２を熱分解装置６の熱分解炉１３内に供給させ、加熱処理、撹拌処理させながら、図６に示すように、溶融プラスチック２の粘性変化、材質変化に起因して、熱分解終了時刻が変化したとき、これを学習させて、熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了し、油ガス流量積算値（発生量）が所定の値“Ｑ１”に達するときを基準として、熱分解炉１３内に残っている残渣５を排出するのに要する時間だけ前の時点で、熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了したと判定し、残渣貯留装置９に残渣５の取込み処理を開始させるようにしたことである。

このように、この形態では、溶融プラスチック２の粘性変化、材質変化に起因して、熱分解終了時刻が変化したとき、これを学習させて、熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了し、油ガス流量積算値（発生量）が所定の値“Ｑ１”に達するときを基準として、熱分解炉１３内に残っている残渣５を排出するのに要する時間だけ前の時点で、熱分解炉１３内に投入された溶融プラスチック２の分解処理が完了したと判定し、残渣貯留装置９に残渣５の取込み処理を開始させるようにしているので、溶融プラスチック２の特性が変化しても、前回までの学習内容に基づき、予測パラメータを補正しながら、熱分解装置６に供給した溶融プラスチック２が油ガスと残渣とに完全に分解されるタイミングを予測して、溶融プラスチック貯留装置３、熱分解装置６、油貯留装置８、残渣貯留装置９の運転時間、運転内容などを最適化することができ、これによって溶融プラスチック２の処理時間を短縮させることができるとともに、溶融プラスチック２を熱分解処理して得られる、単位時間当たりの分離油量を増大させることができる。

図７は、本発明による廃プラスチック分解処理システムのさらに他の実施形態を示す構成図である。なお、この図においては、図１の各部と同じ部分に、同じ符号が付してある。

この図に示す廃プラスチック分解処理システム１ｄが図１に示す廃プラスチック分解処理システム１ａと異なる点は、溶融プラスチック貯留装置３の溶融プラスチック出口側に粘度計２１を設けるとともに、溶融プラスチック定量供給アルゴリズムを変更した制御装置１０ｄによって、図８のフローチャートに示すように、定量供給時期かどうかをチェックし、定量供給時期になっているとき（ステップＳＴ１）、粘度計２１から出力される粘度検知信号を取り込んで（ステップＳＴ２）、溶融プラスチック２の粘度が高いかどうかをチェックし、溶融プラスチック２の粘度が高いとき（ステップＳＴ３）、溶融プラスチック貯留装置３の溶融槽出口弁１２を一定時間だけ、開状態にするとともに、熱分解装置６の溶融プラスチック投入機１４を動作させて、溶融槽１１に貯留されている溶融プラスチック２を熱分解炉１３に定量供給させ（ステップＳＴ４、ＳＴ５）、また溶融プラスチック２の粘度が低いとき（ステップＳＴ３）、熱分解装置６の溶融プラスチック投入機１４を停止させたまま、溶融プラスチック貯留装置３の溶融槽出口弁１２を一定時間、開状態にさせて、溶融槽１１に貯留されている溶融プラスチック２を熱分解炉１３に定量供給させるようにしたことである（ステップＳＴ６、ＳＴ７）。

これにより、溶融プラスチック２の温度が高くなって粘度が低くなったときでも、溶融プラスチック貯留装置３から熱分解装置６に供給した溶融プラスチック２が外部に流れ出ないようにすることができる。

このように、この実施形態では、溶融槽１１に貯留されている溶融プラスチック２の粘度が高いとき、溶融プラスチック貯留装置３の溶融槽出口弁１２を一定時間だけ、開状態にするとともに、熱分解装置６の溶融プラスチック投入機１４を動作させて、溶融槽１１に貯留されている溶融プラスチック２を熱分解炉１３に定量供給させ、また溶融槽１１に貯留されている溶融プラスチック２の粘度が低いとき、熱分解装置６の溶融プラスチック投入機１４を停止させたまま、溶融プラスチック貯留装置３の溶融槽出口弁１２を一定時間、開状態にさせて、溶融槽１１に貯留されている溶融プラスチック２を熱分解炉１３に定量供給させるようにしているので、廃プラスチックを溶解させて得られた溶融プラスチック２の粘度が高いときにも、また低いときにも、熱分解炉１３に一定量の溶融プラスチック２を正確に投入させることができ、これによって溶融プラスチック２の処理時間を短縮させることができるとともに、溶融プラスチック２を熱分解処理して得られる、単位時間当たりの分離油量を増大させることができる。

本発明による廃プラスチック分解処理システムの実施形態を示す構成図である。図１に示す廃プラスチック分解処理システムの動作例を示すグラフである。本発明による廃プラスチック分解処理システムの他の実施形態を示す構成図である。図３に示す廃プラスチック分解処理システムの動作例を示すグラフである。本発明による廃プラスチック分解処理システムのさらに他の実施形態を示す構成図である。図５に示す廃プラスチック分解処理システムの動作例を示すグラフである。本発明による廃プラスチック分解処理システムのさらに他の実施形態を示す構成図である。図７に示す廃プラスチック分解処理システムの動作例を示すフローチャートである。従来から知られている廃プラスチック分解処理システムの一例を示す構成図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ：廃プラスチック分解処理システム
２：溶融プラスチック
３：溶融プラスチック貯留装置
４：油ガス
５：残渣
６：熱分解装置
７：分離油
８：油貯留装置
９：残渣貯留装置
１０ａ〜１０ｄ：制御装置
１１：溶融槽
１２：溶融槽出口弁
１３：熱分解炉
１４：溶融プラスチック投入機
１５：溶融プラスチック撹拌機
１６：油ガス量検出器（分離油変化率検出部）
１７：分解油タンク
１８：熱分解炉出口弁
１９：残渣ホッパ
２０：駆動トルク検出器（重量変化率検出部）
２１：粘度計

Claims

廃プラスチックを熱分解処理して、分離油と残渣とに分離する廃プラスチック分解処理システムにおいて、
前記分離油の油量変化率または油量積算値を検出する分離油変化率検出部と、
この分離油変化率検出部で得られた油量変化率または油量積算値に基づき、前記廃プラスチックの熱分解処理が終了する時期を予測する熱分解処理終了時期予測部と、
を備えたことを特徴とする廃プラスチック分解処理システム。
廃プラスチックを熱分解処理して、分離油と残渣とに分離する廃プラスチック分解処理システムにおいて、
廃プラスチックを溶融させた溶融プラスチックを熱分解処理しているときの重量変化率または重量を検出する重量変化率検出部と、
この重量変化率検出部で得られた重量変化率または重量に基づき、前記廃プラスチックの熱分解処理が終了する時期を予測する熱分解処理終了時期予測部と、
を備えたことを特徴とする廃プラスチック分解処理システム。