JP2007224196A - Apparatus and method for converting waste oil into fuel source - Google Patents
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この発明は、機械加工における切削加工や研削加工に用いられる切削油や、内燃機関のように回転運動や往復運動を行なう機械部品間での摩擦抵抗を低減するオイル等の再生処理に用いて好適な、廃油の燃料資源化装置及び方法に関する。 The present invention is suitable for use in regeneration processing of cutting oil used in machining and grinding in machining, and oil that reduces frictional resistance between mechanical parts that perform rotational and reciprocating movements such as an internal combustion engine. The present invention also relates to an apparatus and method for waste oil fuel recycling.
使用済みオイルは、例えば機械加工における切削加工や研削加工に用いられる切削油の使用後や、内燃機関のように回転運動や往復運動を行なう機械部品間での摩擦抵抗を低減するオイルの交換において発生する。ここで、切削油では刃物の寿命を延ばすために、塩素のようなハロゲン化合物が混入されている場合が多い。また、オイルの場合も機械部品の寿命を延ばすために、ハロゲン化合物が混入されている場合が多い。 Spent oil is used, for example, in the exchange of oil that reduces the frictional resistance between machine parts that perform rotational and reciprocating movements, such as internal combustion engines, after using cutting oil used in machining and grinding. appear. Here, the cutting oil often contains a halogen compound such as chlorine in order to extend the life of the blade. Also, in the case of oil, a halogen compound is often mixed in order to extend the life of machine parts.
そこで、現在において切削油やオイルの処理業者においては、使用済みオイルを燃料として再利用したり、あるいは廃棄物として焼却処理している。使用済みオイルの塩素混入比率は、例えば2000ppm程度である。このような高濃度の塩素を含有した使用済みオイルは、塩分を含む重油も燃料として使用可能なハロゲン対策を施した施設、例えば火力発電所、製紙工場、セメント工場、染物工場等で、燃料として用いることができる。 Therefore, cutting oil and oil processors currently recycle used oil as fuel or incinerate it as waste. The chlorine mixing ratio of used oil is, for example, about 2000 ppm. Spent oil containing such high concentrations of chlorine is used as fuel in facilities where measures against halogens, such as heavy oil containing salt, can be used as fuel, such as thermal power plants, paper mills, cement factories, and dye factories. Can be used.
しかし、各地に分散配置している機械工場や自動車整備工場から排出される使用済みオイルを回収して、高濃度の塩素を含有した使用済みオイルを利用する需要者に配送することは、競業関係にある重油価格と回収した使用済みオイルの輸送費とを考慮すると、実用的でない。同様に、石油精製プラントのような大規模処理施設で、原油に代替するものとして使用済みオイルを利用することは、競業関係にある重油価格と回収した使用済みオイルの輸送費とを考慮すると、実用的でないという課題がある。 However, it is a competition to collect used oil discharged from machine shops and automobile maintenance shops distributed in various places and deliver it to consumers who use used oil containing high concentrations of chlorine. Considering the related heavy oil price and the transportation cost of recovered used oil, it is not practical. Similarly, the use of used oil as a substitute for crude oil in a large processing facility such as an oil refinery plant takes into account the price of heavy oil in a competitive relationship and the cost of transporting recovered used oil. There is a problem that it is not practical.
そこで、ハロゲン対策を施していない一般の燃焼施設で利用可能となる程度に、使用済みオイルから塩素などのハロゲン元素を除去することが考えられる。例えば、包装容器リサイクル協会の設定している炭化水素油の塩素含有率基準(例えば100ppm)まで、使用済みオイルの塩素含有率を低減させることが考えられる。しかし、容器リサイクル協会の規制対象とするプラスチック廃棄物から抽出される炭化水素油と比較すると、使用済みオイルは機械工場や自動車整備工場等の事業者から排出される関係で、事業者の責任において廃棄物処理されていたのが実情である。 Therefore, it is conceivable to remove halogen elements such as chlorine from the used oil to such an extent that they can be used in general combustion facilities that do not take measures against halogens. For example, it is conceivable to reduce the chlorine content of the used oil to the chlorine content standard (for example, 100 ppm) of the hydrocarbon oil set by the Packaging Container Recycling Association. However, compared with hydrocarbon oil extracted from plastic waste subject to the regulations of the Container Recycling Association, used oil is discharged from companies such as machine factories and automobile maintenance factories. The fact is that the waste was treated.
ところで、本出願人はプラスチック廃棄物からの油分回収率が高いプラスチック油化装置及び方法を特許文献1で提案している。そして、プラスチック油化装置での再生炭化水素油に関する経験から、脱塩処理した使用済みオイルも原油と代替しうるものであると推察する。そして、近年のように原油価格が1バレル当たり50米国ドル程度と、数年前の10米国ドル程度と比較して数倍に高騰している状況では、無資源国である日本においては廃棄物処理・環境対策面のみならず、資源エネルギー対策としても重要性を増してきている。 By the way, the present applicant has proposed a plastic oil converting apparatus and method with a high oil recovery rate from plastic waste in Patent Document 1. And based on the experience with regenerated hydrocarbon oil in the plastic oil production equipment, it is presumed that the used desalted oil can be replaced with crude oil. And in recent years, the crude oil price is about 50 US dollars per barrel, which is several times higher than about 10 US dollars a few years ago. Not only in terms of treatment and environmental measures, it is also gaining importance as a resource and energy measure.
さらに、京都議定書で二酸化炭素(CO2)の削減目標が設定されているが、使用済みオイルは高濃度のハロゲン元素を含有していた関係で、機械工場や自動車整備工場等の事業者から排出される使用済みオイルは、かなりの割合で廃棄物処理として焼却処理されていた為、二酸化炭素の消費として計算されていた。しかし、使用済みオイルから塩素などのハロゲン元素を除去して、燃料として再利用できるとすれば、焼却処理と比較して二酸化炭素の削減が達成されるという環境対策面での寄与も大きく、京都議定書での義務履行にも寄与する。 In addition, the Kyoto Protocol has set a target for reducing carbon dioxide (CO 2 ), but used oil is contained in high-concentration halogen elements. The used oil that was used was incinerated as a waste treatment at a significant rate, so it was calculated as carbon dioxide consumption. However, if halogens such as chlorine are removed from the used oil and can be reused as fuel, the contribution to environmental measures is significant in terms of reducing carbon dioxide compared to incineration. It also contributes to fulfilling obligations under the Protocol.
ところで、使用済みオイルは、容器リサイクル協会の規制対象とするプラスチック廃棄物と比較すると以下の点に特色がある。まず、使用済みオイルには、切削加工などに付随する金属の切粉や金属粉末が混入している。さらに、使用済みオイルには、切削加工などで刃物を冷却するため水分も混入している。 By the way, used oil has the following features compared to plastic waste that is subject to regulation by the Container Recycling Association. First, used oil is mixed with metal chips and metal powder accompanying cutting. In addition, the used oil also contains moisture to cool the blade by cutting or the like.
他方、特許文献2では、プラスチック廃棄物の分解油に対する脱塩処理と脱窒素処理を同時に処理する方法が提案されている。しかし、使用済みオイルにはハロゲン化合物が混入しているものの、窒素化合物が混入している可能性は小さい。プラスチック廃棄物中の窒素化合物は、例えばポリイミド樹脂や塩化ビニリデンとして含まれるものである。他方、例えば塩化ビニールやポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン系樹脂には、プラスチック廃棄物中には窒素化合物が含有されていないため、特許文献2に開示された脱塩処理と脱窒素処理を同時に処理する方法を適用するものではない。 On the other hand, Patent Document 2 proposes a method of simultaneously performing a desalting process and a denitrogenation process on a cracked oil of plastic waste. However, although the halogen compound is mixed in the used oil, the possibility that the nitrogen compound is mixed is small. Nitrogen compounds in plastic waste are included as, for example, polyimide resin or vinylidene chloride. On the other hand, since, for example, vinyl chloride, polycarbonate resin, and polyolefin resin do not contain nitrogen compounds in plastic waste, a method of simultaneously treating the desalting treatment and the denitrifying treatment disclosed in Patent Document 2 is proposed. It does not apply.
本発明は、上述した課題を解決するもので、ハロゲン系元素を含む使用済みオイルであっても、比較的低い圧力・温度の反応容器を用いて処理でき、しかも脱塩再生オイルの塩素含有率が低い廃油の燃料資源化装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and even a used oil containing a halogen element can be treated using a reaction vessel having a relatively low pressure and temperature, and the chlorine content of the desalted regenerated oil. An object of the present invention is to provide a waste oil fuel recycling apparatus and method with low fuel consumption.
上記目的を達成する本発明の廃油の燃料資源化装置は、例えば図1に示すように、処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液とを所定割合で混合するオイル反応水混合手段10と、このオイル反応水混合液をハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器30に供給する高圧供給手段20と、予めハロゲン離脱処理温度に維持された空間内を、オイル反応水混合液がハロゲン離脱処理圧力で所定滞留時間の間滞留する空間形状を備える脱塩反応容器30と、脱塩反応容器30に対してハロゲン離脱処理温度に維持する為の熱エネルギーを供給する熱供給手段40と、脱塩反応容器30で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する冷却型油分回収部50とを備えている。
As shown in FIG. 1, for example, as shown in FIG. 1, the waste oil fuel recycling apparatus of the present invention that achieves the above object is an oil reaction water mixing system that mixes a target oil and an aqueous solution of an alkali metal compound or alkaline earth metal compound at a predetermined ratio.
このように構成された装置においては、オイル反応水混合手段10で、予め処理対象オイルと、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液とを所定割合で混合して、オイル反応水混合液を生成している。オイル反応水混合液は、脱塩反応容器30に供給される前に混合されているので、脱塩処理前に処理対象オイルに対してアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液を最適な割合で混合できる。脱塩反応容器30は、ハロゲン元素分離温度とハロゲン元素分離圧力に保持されて、オイル反応水混合液を脱ハロゲン処理しているので、オイル反応水混合液に含有されるハロゲン元素が大幅に減少する。ハロゲン元素分離温度は、典型的には温度250℃〜375℃、圧力80気圧〜200気圧の範囲に定めるとよい。典型的な滞留時間は、例えば3分ないし15分程度である。高圧供給手段20は、オイル反応水混合液を脱塩反応容器30に供給する際に、ハロゲン元素分離圧力で供給して、脱塩反応容器30内の反応条件を保持する。熱供給手段40は、脱塩反応容器30に対してハロゲン離脱処理温度に維持する為の熱エネルギーを供給して、脱塩反応容器30内の反応条件を保持する。冷却型油分回収部50は、脱塩反応容器30で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する。
In the apparatus thus configured, the oil reaction water mixing means 10 previously mixes the oil to be treated with an aqueous solution of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound at a predetermined ratio to obtain an oil reaction water mixed solution. Is generated. Since the oil reaction water mixed solution is mixed before being supplied to the
本発明の廃油の燃料資源化装置において、例えば図1に示すように、さらに、冷却型油分回収部50で回収された脱塩再生オイルを熱供給手段40の燃料に使用する構成とすると、脱塩反応容器の加熱用の燃料として脱塩再生オイルを利用でき、脱塩再生オイルの運搬費用が発生せずに再利用が円滑に進むと共に、運転コストの削減に寄与する。好ましくは、冷却型油分回収部50で回収された脱塩再生オイルを貯蔵する脱塩再生オイル貯蔵部60を設けると、脱塩再生オイルの生成量と熱供給手段40の燃料消費量との需給バランスの調整が簡便に行える。
In the waste oil fuel recycling apparatus according to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, when the desalted regenerated oil recovered by the cooling
本発明の廃油の燃料資源化装置において、例えば図1に示すように、さらに、処理対象オイルに含有される金属の切粉や金属粉末を除去する金属除去手段13を有し、この金属成分が除去された処理対象オイルをオイル反応水混合手段10に供給する構成とすると、オイル反応水混合液に脱塩反応容器30での脱塩処理に有害な金属が含有されず、またオイル反応水混合手段10での処理対象オイルの均質性が増す。
In the waste oil fuel recycling apparatus of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, it further has a
上記目的を達成する本発明の廃油の燃料資源化方法は、例えば図3に示すように、処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液とを所定割合で混合し(S104)、このオイル反応水混合液をハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器30に供給し(S106)、オイル反応水混合液をハロゲン離脱処理温度に昇温し(S108)、予めハロゲン離脱処理温度に維持された脱塩反応容器内を、前記オイル反応水混合液が前記ハロゲン離脱処理圧力で所定滞留時間の間滞留し(S110)、脱塩反応容器30で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して(S112)、脱塩再生オイルを回収する(S114)工程を有している。
For example, as shown in FIG. 3, the waste oil fuel recycling method of the present invention that achieves the above object comprises mixing a target oil and an aqueous solution of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound at a predetermined ratio (S104), The oil reaction water mixture is supplied to the
本発明の廃油の燃料資源化装置及び方法によれば、処理対象オイルを、オイル反応水混合手段でアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液と混合しているので、両者の混合割合を予め最適値に保ったオイル反応水混合液が得られる。また脱塩反応容器で、ハロゲン元素分離温度とハロゲン元素分離圧力に保持して、脱ハロゲン処理しているので、オイル反応水混合体に含有されるハロゲン元素が大幅に減少する。冷却型油分回収部では、脱塩反応容器で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する。 According to the apparatus and method for converting waste oil into fuel according to the present invention, the oil to be treated is mixed with the aqueous solution of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound by the oil reaction water mixing means. An oil reaction water mixture kept at the optimum value is obtained. Further, since the dehalogenation treatment is carried out while maintaining the halogen element separation temperature and the halogen element separation pressure in the desalination reaction vessel, the halogen elements contained in the oil reaction water mixture are greatly reduced. The cooling type oil component recovery unit cools the oil reaction water mixture that has been desalted in the desalination reaction vessel, and recovers the desalted regenerated oil.
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施の形態としての廃油の燃料資源化装置を説明する機能ブロック図である。図において、廃油の燃料資源化装置は、主要な構成要素としてオイル反応水混合手段10、高圧供給手段20、脱塩反応容器30、熱供給手段40、冷却型油分回収部50を備えている。さらに、脱塩再生オイル貯蔵部60、金属除去手段13を含むと良い。
FIG. 1 is a functional block diagram for explaining a waste oil fuel recycling apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the figure, the waste oil fuel recycling apparatus includes an oil reaction water mixing means 10, a high pressure supply means 20, a
オイル反応水混合手段10では、処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液とが所定割合で混合される。アルカリ金属類には、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等がある。また、アルカリ土類金属類には、例えばマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等がある。アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の化合物には、水酸化物、酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、塩基性炭酸塩、脂肪酸塩、リン酸塩、リン酸水素酸塩等がある。所定割合は、例えばアルカリ金属化合物としての0.05Nないし0.5NのNaOH水溶液を、処理対象オイル1重量に対して2重量ないし0.50重量用いるように定める。ここでアルカリ金属化合物の濃度を示すのに用いているNは、1リットル当たり1グラム当量のアルカリ金属化合物が水溶液中に存在することを示す規定濃度で、モル濃度(mol/m3)が計量法上の対応概念となっている。特に好ましいNaOH水溶液の濃度は、0.2Nないし0.4N(=mol/リットル)であり、処理対象オイル1重量に対する使用量は1重量ないし0.50重量である。 In the oil reaction water mixing means 10, the oil to be treated and the aqueous solution of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound are mixed at a predetermined ratio. Examples of alkali metals include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and the like. Examples of alkaline earth metals include magnesium, calcium, strontium, barium and the like. Examples of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound include hydroxides, oxides, carbonates, hydrogen carbonates, basic carbonates, fatty acid salts, phosphates, and hydrogen phosphates. The predetermined ratio is determined such that, for example, a 0.05N to 0.5N NaOH aqueous solution as an alkali metal compound is used in an amount of 2 to 0.50 weight per 1 weight of the oil to be treated. Here, N used to indicate the concentration of the alkali metal compound is a specified concentration indicating that 1 gram equivalent of the alkali metal compound is present in the aqueous solution, and the molar concentration (mol / m 3 ) is measured. It is a legal correspondence concept. The concentration of the NaOH aqueous solution is particularly preferably 0.2 N to 0.4 N (= mol / liter), and the amount used per 1 weight of the oil to be treated is 1 weight to 0.50 weight.
ここで、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液を処理対象オイルに所定割合で混合すると、水のみを処理対象オイルと混合する場合に比較して、より低いハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力でハロゲン離脱処理が行える。水の場合のハロゲン離脱処理反応は、典型的には水の臨界定数である、臨界温度374.2℃、臨界圧力22.12MPa付近で行う必要がある。水の場合のハロゲン離脱処理反応は、超臨界条件下で行う場合であって、例えば内容積4.0cm3の反応器を使用した回分式反応の場合、処理対象オイルの体積を無視すると、水1g使用時における水の分圧は、例えば375℃では22MPaにほぼ等しくなり、425℃では33MPaになる。従って、脱塩反応容器30でのハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力を低く維持しながら、所望のハロゲン離脱処理を確保するには、水のみではなくアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液を処理対象オイルに所定割合で混合するのが望ましい。
Here, when an aqueous solution of an alkali metal compound or alkaline earth metal compound is mixed with the oil to be treated at a predetermined ratio, the halogen desorption treatment temperature and the halogen desorption treatment are lower than when only water is mixed with the oil to be treated. Halogen detachment treatment can be performed by pressure. The halogen elimination treatment reaction in the case of water typically needs to be performed at a critical temperature of 374.2 ° C. and a critical pressure of around 22.12 MPa, which are typically the critical constants of water. In the case of water, the halogen elimination treatment reaction is performed under supercritical conditions. For example, in the case of a batch reaction using a reactor having an internal volume of 4.0 cm 3 , if the volume of the oil to be treated is ignored, For example, the partial pressure of water when using 1 g is approximately equal to 22 MPa at 375 ° C., and 33 MPa at 425 ° C. Accordingly, in order to ensure the desired halogen elimination treatment while maintaining the halogen elimination treatment temperature and the halogen elimination treatment pressure in the
高圧供給手段20は、このオイル反応水混合液をハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器30に供給する。脱塩反応容器30は、予めハロゲン離脱処理温度に維持された空間内を、オイル反応水混合液がハロゲン離脱処理圧力で所定滞留時間の間滞留する空間形状を備えている。脱塩反応容器30では、改質反応としてのハロゲン離脱処理反応条件として、塩素を含有する処理対象オイルを密閉容器としての脱塩反応容器30中、少なくとも250℃以上でpHが7以上のアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液(反応水)と接触させて、処理対象オイル中の塩素を反応水と反応させる。すなわち典型的な操業条件では、アルカリ金属としての0.2Nないし0.4NのNaOH水溶液を処理対象オイル1重量に対して1重量ないし0.50重量用いる場合に、ハロゲン離脱処理温度は250℃ないし375℃、ハロゲン離脱処理圧力は8MPaないし20MPa(80気圧〜200気圧)、好ましくは10MPaないし15MPa(100気圧〜150気圧)、滞留時間は3分ないし15分程度とする。特に好ましくは、ハロゲン離脱処理温度325℃、ハロゲン離脱処理圧力14MPaないし14.5MPa、滞留時間は10分とすると、ハロゲン離脱処理反応がほぼ完全に進行した状態に至る。
The high pressure supply means 20 supplies the oil reaction water mixed solution to the
一般に、ハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力を高くすると、滞留時間を短くすると共にアルカリ金属化合物の混合割合を低くでき、逆にハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力を低くすると、滞留時間を長くすると共にアルカリ金属化合物の混合割合を高めることで、一定のハロゲン離脱処理が行える。そこで、脱塩反応容器30の容量を大きくしてハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力を高くすると、滞留時間を短くできるので、単位容量当りのハロゲン離脱処理能力が高まる。他方、同じ脱塩反応容器30の容量でも、ハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力を低くすると、高圧供給手段20と熱供給手段40の能力を抑えることができ、単位処理対象オイル当りのエネルギー消費が少なくてすむ。そこで、必要とされる処理対象オイル能力が定まると、操業費用と設備コストの総コストが最適化されるように、ハロゲン離脱処理温度・ハロゲン離脱処理圧力・滞留時間並びに反応水の混合割合を設計する。
In general, increasing the halogen desorption treatment temperature and halogen desorption treatment pressure shortens the residence time and lowers the mixing ratio of the alkali metal compound. Conversely, decreasing the halogen desorption treatment temperature and halogen desorption treatment pressure increases the residence time. In addition, a certain halogen elimination treatment can be performed by increasing the mixing ratio of the alkali metal compound. Therefore, if the capacity of the
脱塩反応容器30中では、回分式反応器としてバッチ式で行っても良く、流通式充填層管型反応器として連続式で使用しても良い。バッチ式では、水を使用した密閉容器中高温下の反応となるため、脱塩反応容器内の圧力は上昇し、反応温度によって水の臨界条件に近い内圧である20MPa付近まで上昇する。従って、回分式反応では、水の亜臨界条件下ないし超臨界条件下で反応が行われる。ここで、水の臨界条件とは気液共存状態をいい、水の分圧は水の飽和蒸気圧にほぼ等しくなる。連続式では、水の亜臨界条件下でハロゲン離脱処理反応が行われる。水の亜臨界条件下では、全圧が例えば水の飽和蒸気圧に0.5MPa加えたものとなるから、ハロゲン離脱処理反応はほぼ完全な液相反応となる。
In the
熱供給手段40は、脱塩反応容器30に対してハロゲン離脱処理温度に維持する為の熱エネルギーを供給する。冷却型油分回収部50は、脱塩反応容器30で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する。オイル反応水混合体は、ハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力の雰囲気では、必ずしも液体相に限定されず、液体相や気体相の境界状態(臨界状態や亜臨界状態)にある。脱塩再生オイルは、オイル反応水混合体を冷却して液体化し、水分を除去したもので、油分についても多様な蒸発温度の成分が含まれている。
The heat supply means 40 supplies thermal energy for maintaining the halogen desorption treatment temperature to the
脱塩再生オイル貯蔵部60は、冷却型油分回収部50で回収された脱塩再生オイルを貯蔵する。ここでは、脱塩再生オイル貯蔵部60に貯蔵された脱塩再生オイルは、熱供給手段40での燃料使用に適する重質ナフサ・軽油・重油成分が含まれる。したがって、脱塩反応容器の加熱用の燃料として脱塩再生オイルを利用する構成とすると、脱塩再生オイルの運搬費用が発生せずに再利用が円滑に進むと共に、運転コストの削減に寄与する。
The desalted regenerated
オイル精製部70は、脱塩再生オイル貯蔵部60に貯蔵された脱塩再生オイルを精製する施設である。ここで、精製とは、成分の沸点の差を利用して蒸留することをいい、石油製品では液化石油ガス、ガソリン、ナフサ、灯油、ジェット燃料油、軽油、潤滑油ベースオイル、重油、アスファルト等がある。石油精製では、蒸留プロセスとして常圧蒸留、減圧蒸留などがあり、化学反応を伴うプロセスには水素化脱硫、接触改質、接触分解などがある。例えば、軽質ナフサ(例えば沸点30℃〜100℃)、重質ナフサ(例えば沸点100℃〜200℃)、軽油(例えば沸点180℃〜350℃)、重油(例えば沸点300℃以上)がある。オイル精製部70は、石油化学プラントとして建設されるもので、設備投資額が高額になるため、大規模の脱塩再生オイル貯蔵部60が建設される場合に付設するとよい。
The
金属除去手段13は、処理対象オイルに含有される金属の切粉や金属粉末を除去するもので、例えば油分と金属との比重差を用いて分離する。金属除去手段13で金属成分が除去された処理対象オイルをオイル反応水混合手段10に供給すると、オイル反応水混合液の品質が安定化して、ハロゲン離脱処理が安定して行える。
The
次に、図2は本発明の第2の実施の形態としての廃油の燃料資源化装置の全体構成図で、図1の機能ブロック図を具体化したものであり、中小規模施設用なのでオイル精製部70は設置していない形式を示している。図において、オイル反応水混合手段10は、サクションタンク11、合流バルブ12、金属除去手段13としての沈殿タンク13a、分離槽13b、遠心分離機14、返送ポンプ15、調節バルブ16、処理対象オイル中間タンク17、オイル反応水混合タンク18、反応水戻りタンク19、アルカリ金属化合物タンク19b、調節バルブ19cを有している。
Next, FIG. 2 is an overall block diagram of the waste oil fuel recycling apparatus according to the second embodiment of the present invention, which is a concrete implementation of the functional block diagram of FIG. The
サクションタンク11は、機械工場や自動車整備工場等の事業者から排出される使用済みオイルを貯蔵する受入タンクである。沈殿タンク13aには、サクションタンク11からの使用済みオイルと、遠心分離機14から返送ポンプ15と合流バルブ12を経由して帰還される未処理オイルが送られる。分離槽13bには、沈殿タンク13aで比重差によって沈降する大粒径や大きな形状の金属混合物や塵埃が貯えられる。処理対象オイル中間タンク17には、遠心分離機14で金属成分が除去された処理対象オイルが調節バルブ16を経由して蓄えられる。好ましくは、調節バルブ16に流量計を設けて、処理対象オイルの流量を測定するとよい。
The suction tank 11 is a receiving tank that stores used oil discharged from operators such as machine shops and automobile maintenance shops. Used oil from the suction tank 11 and untreated oil returned from the
反応水戻りタンク19には、油水分離機53で分離された処理後反応水(RWR)が帰還されると共に、アルカリ金属化合物タンク19bから水酸化ナトリウム(NaOH)が供給される。オイル反応水混合タンク18には、処理対象オイル中間タンク17から処理対象オイルが送られ、反応水戻りタンク19から反応水が調節バルブ19cを経由して送られる。調節バルブ19cの開度は、反応水戻りタンク19のアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液としてNaOH水溶液の濃度と、中間タンク17の処理対象オイル供給量に応じて、前記所定割合で混合されるように調節計(図示せず)で制御するのがよい。この場合、NaOH水溶液の濃度は濃度計で測定しても良く、またアルカリ金属化合物タンク19bからの水酸化ナトリウム供給量を用いてもよい。中間タンク17の処理対象オイル供給量は、例えば流量計で測定するのがよい。
The reaction water return tank 19 is fed back with the treated water (RWR) after being separated by the oil /
高圧供給手段20には、入口管路21、高圧ポンプ22、リリースバルブ23、出口管路24を有している。入口管路21には、オイル反応水混合タンク18からオイル反応水混合液(OS)が供給される。出口管路24では、入口管路21から送られたオイル反応水混合液が高圧ポンプ22によって昇圧されて、脱塩反応容器30に送られる。リリースバルブ23は、何らかの都合で出口管路24が詰まったような場合や、脱塩反応容器30で異常な高圧が進行してしまうのを防止するために、オイル反応水混合液を外気に逃がす緊急時用の安全装置である。
The high-pressure supply means 20 has an
脱塩反応容器30は、ベース31、外部シェル32、支持脚33、過熱蒸気入口34、蒸気出口35、反応管路入口36、媒体過熱用管路37、内部シェル38、フランジ出口39を有している。ベース31は、脱塩反応容器30全体が固定される基盤で、好ましくは高圧ポンプ22を共通に取付けてもよい。外部シェル32は、内部をハロゲン離脱処理温度に維持するための高温・高圧に耐える鋼鉄製の円筒形容器で、支持脚33によってベース31に固定される。過熱蒸気入口34は、熱供給手段40から過熱蒸気(SsS)が供給されるもので、ここでは外部シェル32のベース31側に設けられている。蒸気出口35は、外部シェル32で熱エネルギーを供給したため、温度が低下した蒸気を外部シェル32から排出するもので、排出された蒸気(SsR)は熱供給手段40に帰還される。
The
反応管路入口36は、外部シェル32の頂部側に設けられたもので、高圧ポンプ22でハロゲン離脱処理圧力に昇圧されたオイル反応水混合液が送られる。媒体過熱用管路37は一端が反応管路入口36に取付けられ、他端が内部シェル38のベース31側入口に取付けられたループ状の管路で、オイル反応水混合液を外部シェル32内部に送られた過熱蒸気によって、ハロゲン離脱処理温度に昇温させる。オイル反応水混合液をハロゲン離脱処理温度に昇温させるために必要な熱交換時間を確保するために、例えば内部シェル38の外周に沿って数回乃至数十回の巻数を有している。また熱交換を容易にするために、熱抵抗の低い銅等の金属を用いて管路が構成されている。なお、オイル反応水混合液では既にアルカリ金属化合物であるNaOH水溶液を含有しているので、媒体過熱用管路37内でもハロゲン離脱処理反応が進行する。
The reaction line inlet 36 is provided on the top side of the
内部シェル38は、媒体過熱用管路37でハロゲン離脱処理温度近くに昇温されたオイル反応水混合液の滞留時間を確保して、ハロゲン離脱処理反応を促進させる高温・高圧の反応空間である。内部シェル38は、外部シェル32の内側に位置しているので、脱塩反応容器30全体としては、二重管構造或いはジャケット型反応容器になっている。内部シェル38は、ベース31側入口に媒体過熱用管路37が取付けられ、頂部側出口にフランジ出口39が取付けられている。
The
熱供給手段40は、蒸気ボイラー41、過熱炉44、バーナー45、蒸気回収タンク46を有している。蒸気ボイラー41は、上水や蒸気回収タンク46で蒸気出口35から回収した蒸気で加熱された温水を、内部のバーナーで加熱するもので、典型的には水の気化熱に必要な熱エネルギーを供給して、105℃ないし150℃程度の蒸気を生成する。
The heat supply means 40 includes a
過熱炉44は、蒸気ボイラー41で生成された蒸気を過熱するもので、過熱蒸気(SsS)の温度はハロゲン離脱処理温度である250℃ないし375℃を内部シェル38に位置するオイル反応水混合液で確保するため、例えば300℃ないし400℃の蒸気に過熱している。バーナー45は、過熱炉44の過熱に用いるもので、好ましくは燃料として脱塩再生オイル貯蔵部60で精製された脱塩再生オイルを用いる。蒸気回収タンク46は、蒸気出口35から排出された蒸気(SsR)を帰還して、上水と熱交換して昇温して温水を蒸気ボイラー41で使用するものである。好ましくは、蒸気回収タンク46には、熱交換を用いるとよい。
The
冷却型油分回収部50は、冷却器51、冷却塔52、油水分離機53、計装盤54、ポンプ55、調節バルブ56、オイル循環タンク57を有している。冷却器51は、フランジ出口39から送られたオイル反応水混合体としてのオイル反応水混合液を、例えば数十℃程度まで冷却する。冷却塔52は、冷却器51で使用する冷却水を冷却して、冷却水の循環使用を行うもので、例えば水の気化熱を用いた空冷式が用いられる。油水分離機53は、冷却器51で冷却されたオイル反応水混合液を遠心分離機のような比重差を用いて油分と水分とを分離する。計装盤54は、油水分離機53の運転状態を監視するもので、調節計等の制御機器が収容されている。ポンプ55は、冷却器51で冷却されたオイル反応水混合液を油水分離機53に送る流体機械である。調節バルブ56は、油水分離機53で分離された水分(RWR)を反応水戻りタンク19に戻す量を調整している。オイル循環タンク57は、油水分離機53で分離された脱塩再生オイルを蓄えるもので、併せて脱塩再生オイルに含有される水分を、水と油分の比重差を用いて塩再生オイルから除去している。なお、冷却器51、油水分離機53、オイル循環タンク57は一台の場合を図示しているが、処理容量や油分回収率に応じて適宜の配置とすることができ、例えば2台以上直列に接続してもよく、また並列に接続してもよい。
The cooling type oil
脱塩再生オイル貯蔵部60は、油分貯蔵タンク61と貯油タンク62を有している。油分貯蔵タンク61は、オイル循環タンク57に蓄えられた脱塩再生オイルを一時貯蔵するもので、好ましくは比重差によってアスファルト分やピッチ分を除去して、常温で液体である軽質油・重質油成分を含む脱塩再生オイルにする。原料が機械工場や自動車整備工場等の事業者から排出される使用済みオイルの場合には、排出量が季節変動して、バーナー45の燃料消費に対して余剰となったり、不足する場合も考えられる。そこで、油分貯蔵タンク61に供給される脱塩再生オイルについては、原則としてバーナー45の燃料として循環使用する分について燃料用管路に供給する。他方、バーナー45の燃料としては余剰となる分については、貯油タンク62に貯蔵して、タンクローリ車等で他施設への運搬利用を可能とする。
The desalted regenerated
このように構成された装置の動作を説明する。図3は、本発明の廃油の燃料資源化方法を説明するフローチャートで、ここでは廃油の高度化リサイクル方法として表示してある。まず、処理対象オイルに含有される金属の切粉や金属粉末を、金属除去手段13によって除去する(S102)。そして、処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物(例えばNaOH)の水溶液とを所定割合で混合し(S104)、オイル反応水混合タンク18に貯蔵する。この所定割合は、脱塩反応容器でのハロゲン離脱処理圧力・ハロゲン離脱処理温度・滞留時間に応じて、必要とするハロゲン離脱処理が行える値に定める。 The operation of the apparatus configured as described above will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining the method of recycling waste oil as a fuel resource according to the present invention, which is indicated here as an advanced recycling method for waste oil. First, metal chips and metal powder contained in the oil to be treated are removed by the metal removing means 13 (S102). Then, the oil to be treated and an aqueous solution of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound (for example, NaOH) are mixed at a predetermined ratio (S104) and stored in the oil reaction water mixing tank 18. This predetermined ratio is set to a value at which the required halogen desorption treatment can be performed according to the halogen desorption treatment pressure, halogen desorption treatment temperature, and residence time in the desalting reaction vessel.
このオイル反応水混合液を、高圧ポンプ22を用いてハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器30に供給する(S106)。オイル反応水混合液は、脱塩反応容器30に設けられた媒体過熱用管路37でハロゲン離脱処理温度近くに昇温される(S108)。次にハロゲン離脱処理圧力・ハロゲン離脱処理温度に保持された内部シェル38でのオイル反応水混合液の滞留時間を確保する(S110)。これにより、オイル反応水混合液におけるハロゲン離脱処理反応が促進される。
This oil reaction water mixture is supplied to the
そして、冷却器51と油水分離機53を用いて、脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却する(S112)。そして、オイル循環タンク57によって再利用可能な脱塩再生オイルを回収する(S114)。この際に、脱塩再生オイルに含まれる水分を除去するのがよい。そして、油分貯蔵タンク61において、脱塩再生オイルをバーナー45の燃料として使用し、余剰の脱塩再生オイルについては貯油タンク62に貯蔵する(S116)。そして、貯油タンク62に貯蔵された脱塩再生オイルは、各種の燃料や石油化学用原料として再利用できる(S118)。この再利用は、従前は焼却処理されていた処理対象オイルを脱塩再生オイルとして再利用するものなので、二酸化炭素の発生削減に寄与する。
Then, the desalted oil reaction water mixture is cooled using the cooler 51 and the oil / water separator 53 (S112). And the desalted regenerated oil which can be reused by the
なお、上記実施の形態においては、処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物(例えばNaOH)の水溶液とを所定割合で混合して、水のみと比較してハロゲン離脱処理圧力とハロゲン離脱処理温度を低く保持しながら、滞留時間を調整して必要とするハロゲン離脱処理を行う場合を示している。しかし、処理対象オイルに含まれる油分には多様な組み合わせが存在しており、また脱塩反応容器の操業条件の最適値も原油価格や電力価格の変動に応じて変動する。そこで、別途、総合計装管理システムを設けて、操業費用と設備コストの総コストが最適化されるように、ハロゲン離脱処理温度・ハロゲン離脱処理圧力・滞留時間並びに反応水の混合割合を随時調節できるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the oil to be treated and an aqueous solution of an alkali metal compound or alkaline earth metal compound (for example, NaOH) are mixed at a predetermined ratio, and the halogen desorption treatment pressure and halogen desorption are compared with water alone. This shows a case where the necessary halogen desorption treatment is performed by adjusting the residence time while keeping the treatment temperature low. However, there are various combinations of oils contained in the oil to be treated, and the optimum operating conditions of the desalination reaction vessel also vary according to changes in crude oil prices and power prices. Therefore, a separate total instrumentation management system is provided to adjust the halogen desorption treatment temperature, halogen desorption treatment pressure, residence time, and reaction water mixing ratio as needed to optimize the total operating and equipment costs. You may be able to do it.
図4は総合計装管理システムを付設した廃油の燃料資源化装置を説明する機能ブロック図で、ここでは廃油の高度化リサイクルプラントとして表示してある。図において、廃油の高度化リサイクルプラントは、図1に示した廃油の燃料資源化装置と同様の機能ブロック図である。総合計装管理システム80は、処理対象オイル入荷監視部81、アルカリ金属含有反応水供給制御部82、オイル反応水混合比率制御部83、オイル反応水混合体滞留時間制御部84、ハロゲン離脱処理圧力制御部85、ハロゲン離脱処理温度制御部86、残留ハロゲン検出部87、脱塩再生オイル生産量検出部88、油分冷却ユニット制御部89を有している。総合計装管理システム80は、プロセス用電子計算機のような情報処理機器と、温度計・圧力計・流量計・成分計などのセンサーと、弁開度コントローラのようなアクチュエータ機能を有する調節計とから構成されるものである。
FIG. 4 is a functional block diagram for explaining a waste oil fuel recycling apparatus equipped with a comprehensive instrumentation management system, which is shown here as an advanced waste oil recycling plant. In the figure, the advanced waste oil recycling plant is a functional block diagram similar to the waste oil fuel recycling apparatus shown in FIG. The integrated instrument management system 80 includes a processing target oil
処理対象オイル入荷監視部81は、処理対象オイルの入荷状態を監視するもので、例えば搬入した処理対象オイルの重量や容積を、総合計装管理システム80としてのプロセス用電子計算機に入力する。アルカリ金属含有反応水供給制御部82は、処理対象オイルの入荷状態に応じて、反応水のアルカリ金属濃度を調整したり、オイル反応水混合手段10の反応水供給量を調整する。例えば、図2の装置の場合では、処理対象オイル中間タンク17から送られる処理対象オイルの量に応じて、調節バルブ19cの弁開度を調節して、反応水戻りタンク19からオイル反応水混合タンク18に送る反応水の量を適切なオイル反応水混合比率となるように制御する。
The processing target oil
オイル反応水混合比率制御部83は、残留ハロゲン検出部87や脱塩再生オイル生産量検出部88で検出される脱塩再生オイルの性状に応じて、適切な品質の脱塩再生オイルが得られるように、オイル反応水混合タンク18でのオイル反応水混合比率を調整する。すなわち、オイル反応水混合比率制御部83は、処理対象オイル入荷監視部81やアルカリ金属含有反応水供給制御部82の設定値を調整して、入荷される処理対象オイルの性状に応じたアルカリ金属含有反応水を供給し、もって適切な品質の脱塩再生オイルを得るように、制御している。
The oil reaction water mixing
オイル反応水混合体滞留時間制御部84は、残留ハロゲン検出部87や脱塩再生オイル生産量検出部88で検出される脱塩再生オイルの性状に応じて、適切な品質の脱塩再生オイルが最適な生産速度で得られるように、脱塩反応容器30でのオイル反応水混合液の供給量や高圧供給手段20の供給圧力を定めている。ハロゲン離脱処理圧力制御部85は、処理対象オイルの入荷状態や処理される脱塩再生オイルの性状に応じて、適切な品質の脱塩再生オイルが最適な生産速度で得られるように、脱塩反応容器30内のハロゲン離脱処理圧力や高圧供給手段20の供給圧力を制御している。ハロゲン離脱処理温度制御部86は、処理対象オイルの入荷状態や処理される脱塩再生オイルの性状に応じて、適切な品質の脱塩再生オイルが最適な生産速度で得られるように、脱塩反応容器30でのハロゲン離脱処理温度や熱供給手段40の供給熱エネルギーを制御している。脱塩反応容器30内では、温度と圧力の相互干渉があり、またハロゲン離脱処理反応速度が滞留時間にも影響するため、オイル反応水混合体滞留時間制御部84、ハロゲン離脱処理圧力制御部85、ハロゲン離脱処理温度制御部86は、相互干渉の影響を考慮してそれぞれの制御を行っている。
The oil reaction water mixture residence
残留ハロゲン検出部87は、冷却型油分回収部50で処理された脱塩再生オイルの残留ハロゲンを検出する検出器で、例えば残留塩素濃度検出計が用いられる。脱塩再生オイル生産量検出部88は、冷却型油分回収部50で処理された脱塩再生オイルの生産量を計測する計器で、例えば管路での流量を測定する流量計や、タンク内での液位を計測するレベル計や圧力計が使用される。油分冷却ユニット制御部89は、冷却型油分回収部50の冷却機能の制御を行うものである。例えば、図2の装置の場合では、冷却器51と冷却塔52の制御に必要な流量制御や温度制御を行う。好ましくは、油分冷却ユニット制御部89の追加的機能として、計装盤54との通信機能により油水分離機53の運転状態を監視してもよく、またポンプ55、調節バルブ56、オイル循環タンク57等を総合的に制御してもよい。
The
以上説明したように、本発明によれば、冷却型油分回収部では、脱塩反応容器で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収することができる。すると、使用済みオイルから塩素などのハロゲン元素を除去して、燃料として再利用でき、焼却処理と比較して二酸化炭素の削減が達成され、京都議定書での義務履行にも寄与するとう環境面での効果が大きい。 As described above, according to the present invention, the cooling oil recovery unit can recover the desalted regenerated oil by cooling the oil reaction water mixture that has been desalted in the desalting reaction vessel. Then, halogen elements such as chlorine can be removed from used oil and reused as fuel, reducing carbon dioxide compared to incineration, and contributing to fulfilling the obligations under the Kyoto Protocol. The effect is great.
また、処理対象オイルを、オイル反応水混合手段でアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液と混合しているので、脱塩反応容器内におけるハロゲン元素分離温度とハロゲン元素分離圧力を、水の臨界状態ないし亜臨界状態を利用して脱ハロゲン処理する場合に比較して、より低い温度・圧力で脱ハロゲン処理できる。すると、脱塩反応容器の耐圧容器としての設計・製造が容易になり、脱塩再生オイルの価格競争力が燃料油と比較して遜色ないものとなり、廃油の燃料資源化装置の利用促進が図れる。 In addition, since the oil to be treated is mixed with the aqueous solution of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound by the oil reaction water mixing means, the halogen element separation temperature and the halogen element separation pressure in the desalination reaction vessel are Dehalogenation can be performed at a lower temperature and pressure than when dehalogenation is performed using a critical state or a subcritical state. Then, the desalination reaction vessel can be easily designed and manufactured as a pressure vessel, and the price competitiveness of the desalted regenerated oil is comparable to that of fuel oil, and the use of waste oil as a fuel resource can be promoted. .
10 オイル反応水混合手段
13 金属除去手段
20 高圧供給手段
30 脱塩反応容器
40 熱供給手段
50 冷却型油分回収部
60 脱塩再生オイル貯蔵部
70 油分精製部
80 総合計装管理システム
DESCRIPTION OF
Claims (4)
このオイル反応水混合液をハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器に供給する高圧供給手段と、
予めハロゲン離脱処理温度に維持された空間内を、前記オイル反応水混合液が前記ハロゲン離脱処理圧力で所定滞留時間の間滞留する空間形状を備える前記脱塩反応容器と、
前記脱塩反応容器に対して前記ハロゲン離脱処理温度に維持する為の熱エネルギーを供給する熱供給手段と、
前記脱塩反応容器で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する冷却型油分回収部と、
を備える廃油の燃料資源化装置。 Oil reaction water mixing means for mixing the oil to be treated and reaction water containing at least one of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound at a predetermined ratio;
High-pressure supply means for supplying this oil reaction water mixed solution to the desalination reaction vessel at a halogen desorption treatment pressure;
In the space previously maintained at the halogen desorption treatment temperature, the desalination reaction vessel having a space shape in which the oil reaction water mixture stays at the halogen desorption treatment pressure for a predetermined residence time;
Heat supply means for supplying thermal energy for maintaining the halogen desorption treatment temperature at the desalination reaction vessel;
A cooling type oil recovery unit that cools the oil reaction water mixture desalted in the desalination reaction vessel and recovers the desalted regenerated oil;
A waste oil fuel recycling device comprising:
さらに、処理対象オイルに含有される金属の切粉や金属粉末を除去する金属除去手段を有し、
この金属成分が除去された処理対象オイルを前記オイル反応水混合手段に供給することを特徴とする廃油の燃料資源化装置。 In the waste oil fuel recycling apparatus according to claim 1 or 2,
Furthermore, it has a metal removal means for removing metal chips and metal powder contained in the oil to be treated,
An apparatus for converting waste oil into a fuel resource, wherein the oil to be treated from which the metal component has been removed is supplied to the oil reaction water mixing means.
このオイル反応水混合液をハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器に供給し、
前記オイル反応水混合液をハロゲン離脱処理温度に昇温し、
予めハロゲン離脱処理温度に維持された脱塩反応容器内を、前記オイル反応水混合液が前記ハロゲン離脱処理圧力で所定滞留時間の間滞留し、
前記脱塩反応容器で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する、
各工程を有する廃油の燃料資源化方法。
Mix the oil to be treated and the aqueous solution of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound at a predetermined ratio,
This oil reaction water mixture is supplied to the desalination reaction vessel at the halogen elimination pressure.
Raising the temperature of the oil reaction water mixture to the halogen elimination temperature,
In the desalination reaction vessel previously maintained at the halogen desorption treatment temperature, the oil reaction water mixture stays at the halogen desorption treatment pressure for a predetermined residence time,
The oil reaction water mixture desalted in the desalting reaction vessel is cooled to recover the desalted regenerated oil.
A method for converting waste oil into fuel resources having each process.
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