JP2007302867A - 廃プラスチックの分解液化による１次ワックスの還流再分解の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃プラスチックの分解液化による１次ワックスの還流再分解の制御方法及び制御装置を提供する。
【解決手段】一種の廃プラスチック分解液化による１次ワックスの還流再分解の制御方法及び装置では、分解反応過程中で測定された圧力と温度とが制御器に伝送される。更に、制御ソフトウェアで演算されてから信号が制御弁に出力され、制御弁の開度の大さが制御される。これにより、脱蝋装置内のワックス還流再分解反応の還流量を適量に制御することができる。つまり、脱蝋装置内の液体ワックスの還流速度及び液体ワックス層の高度を制御して廃プラスチックの液化分解の際のワックスの還流再分解の還流量の不安定現象を解決する。これにより、分解区の負荷を安定させ、システム全体が安定して持続的に稼動することができるとともに、生成油の品質を更にクリア且つ良好にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は一種の廃プラスチックの分解、還流再分解の制御方法及び制御装置に関し、特に、ワックスの分解及び生成油の品質を安定させることができる廃プラスチックの分解液化による１次ワックスの還流再分解の制御方法及び制御装置に関する。

廃ポリエチレン（ＰＥ）の熱分解による液化によって燃料油エネルギーが回収される時、大量のワックスが生成され易い。この問題について、かつて一種の脱蝋装置が開発されている。この脱蝋装置には、１次分解で生成されたワックスを捕集、分離すると共にリアルタイムで分解器に還流して更に分解することで生成物内に燃料油及びガスのみを含ませることにより、エネルギーの省略化を達成することができると共に処理プロセスを簡素化させることができるという長所があった。

処理容量を１時間当たり２ｋｇに設定すると共に処理システム内で完全に稼動し、気泡型流動床に脱蝋装置及び凝縮器が組み合わされることでスムーズに廃ポリエチレンの熱分解液化による燃料油エネルギー回収の機能を達成することができる。このとき、製品内の燃料油が原料重量パーセンテージの約６０〜７０％を達成することができ、その他もガスとなる。

処理容量を１時間当たり２０ｋｇに変更して処理システム内で完全に稼動しようとすると、ワックス還流量の制御が難しくなるという問題が発生してしまい、捕集分離効果に不良が発生する。更に、ワックスが脱蝋装置から凝縮器に流出することで凝縮操作に支障が生じ、且つ、または還流量が多すぎることにより気泡型流動床への負荷が重すぎる現象に到る。その結果、温度が５００℃以下となり、更には４５０℃以下にまで下がってしまい、好適な分解温度範囲の５１０℃〜５３０℃から逸脱してしまう。その他、図３に示すようにワックスの生成量が益々多くなり、処理システムの正常な稼動ができなくなってしまう。また、図４、及び図５に示すように、脱ワックス時の圧力及び脱ワックス効果が頻繁に不安定になるという状況が発生してしまう。

現在、本発明に関連する類似特許はないが、本発明は石油精製のプロセスに近い。しかしながら、基本的に石油精製或いは一般分解プロセスでは、投入物(物品)が分解された後、直ちに反応器と分離されて分留或いは分離プロセスが行われ、残留物が別途処理或いは応用されることにより、残留物が還流して再分解されるという状況にない。本発明は、１次分解で生成されたワックスをリアルタイム(分解ガスと還流ワックスとのルートは同一管路)で還流して再分解する際に最適な制御を行うことから、現在の関連工業の応用状況とは完全に異なっている。

本発明の主要な目的は、一種の廃プラスチックの分解液化による１次ワックスの還流再分解の制御方法及び制御装置を提供することである。制御装置は、反応器、制御弁、制御器及び脱蝋装置を備える。反応器上の圧力検出器及び熱感知器により分解反応時の圧力及び温度が測定されて制御器まで伝送され、前記制御器から出力された信号により制御弁の開度が制御されて脱蝋装置内のワックスの還流量が制御される。つまり、脱蝋装置が捕集分離する液体ワックスの還流速度及び液体ワックス層の高度が制御される。

好ましくは、本発明は更に送りシステム及び分離システムを備え、送りシステムが反応物を反応器に送り、また分離システムが脱蝋装置内を通過した生成物を燃料油及びガスに分離する。これにより、ワックスの還流量を適切に制御することができ、その結果、反応器の温度は還流量の負荷を大きくしないことにより好適な分解温度範囲（５１０℃〜５３０℃）から逸脱しない。同時に、システム全体が継続して稼動することができ、且つ脱蝋装置で適切な液体ワックス層を維持させることで、ワックス捕集効果を向上させることができると共に生成油の品質を更に優良なものとさせる目的を達成することができる。

上述の目的及び効果を達成するため、本発明で用いられる技術手段及び構造について、図面を組み合わせることで、以下のとおり本発明の好ましい実施例の特徴と機能とを説明するのでより完全に理解いただきたい。

図１は、本発明の実施例に係る制御装置を示す図である。前記制御装置は、反応器１０、脱蝋装置３０、制御弁２０及び制御器４０を備えている。前記脱蝋装置３０は前記反応器１０に接続されている。前記反応器１０及び脱蝋装置３０の間には前記制御弁２０が設けられている。前記反応器１０には圧力検出器１０１及び熱感知器１０２が設けられている。

前記圧力検出器１０１は、廃プラスチックが前記反応器１０内での分解反応開始から前記脱蝋装置３０までの圧力を検出する。前記熱感知器１０２は、前記反応器１０内で分解反応が進む際の温度を測定している。前記圧力検出器は圧力計であり、熱感知器は熱電対であり、また前記反応器１０は砂床である。前記制御弁２０は、前記反応器１０内の廃プラスチックの分解反応過程内において分解されたワックスを前記脱蝋装置３０に流して隔離させ、且つ部分的なワックスを前記反応器１０内に還流して再分解反応を行う。

前記制御器４０は、前記圧力検出器１０１及び前記熱感知器１０２からのデータを受信して前記制御弁２０の開度を制御することができる。これにより、分解反応過程内で測定された圧力及び温度が前記制御器４０に伝送される時、前記制御器４０が信号を出力して前記制御弁２０の開度を制御することで、適量なワックスを前記反応器１０内に還流して再分解反応を進行させる。同時に、前記脱蝋装置３０内の液体ワックスの還流速度及び液体ワックス層の高度も制御される。

好まくは、ワックス還流量を適切に制御するために、前記制御器４０が自動或いは手動で制御されることにより、前記制御弁２０の開度を制御することができる。
好まくは、本発明の廃プラスチックの分解液化による１次ワックスの還流再分解の制御装置は、送りシステム６０及び分離システム５０を更に備える。前記送りシステム６０は前記反応器１０に接続されている。前記送りシステム６０にはホッパー６０１が設けられ、前記ホッパー６０１には廃プラスチックが投入される。前記送りシステム６０は、排気弁６０１１及び送り弁６０１２を備えている。廃プラスチックが前記ホッパー６０１内で排気或いは前記送り弁６０１２を経由して前記反応器１０内に入って分解反応が行われ得る。

廃プラスチックが前記反応器１０に入る前、前記送り弁６０１２と前記反応器１０との間に計量機６０２を設けられている。前記計量機６０２は前記送り弁６０１２を経由して前記反応器１０に入る適量な廃プラスチックを計量する。前記分離システム５０は、凝縮器５０１、貯油槽５０２及びガスのサンプル採取装置５０３を備えている。前記凝縮器５０１は前記脱蝋装置３０に接続されている。前記脱蝋装置を通過する生成物(ガス状)が凝縮器５０１で凝縮された後、燃料油が前記貯油槽５０２内に流れ、ガスが前記ガス貯蔵装置５０３内に流入し、若しくは排気或いは再利用される。

図２に示すように、本発明の実施例に係る制御方法では、まず前記制御弁の開度が設定され、廃プラスチックが前記ホッパーに投入されると共に前記送り弁を経過して前記反応器に入る。前記反応器内で廃プラスチックの分解反応が生じる時、前記反応器上に前記圧力検出器及び前記熱感知器が設けられることで、分解反応過程内の圧力と温度とを測定することができる。更に、圧力及び温度のデータが前記制御器に伝送され、前記制御器が信号を出力して前記制御弁の開度が制御される。これにより、前記脱蝋装置のワックスを前記反応器に還流させる再分解反応の還流量を制御することができる。つまり、前記脱蝋装置内の液体ワックスの還流速度及び液体ワックス層の高度を制御することができる。同時に、反応器内の分解反応の進行時の温度も適切な予定範囲内に維持され得る。

前記液体ワックスの還流速度は前記熱感知器で測定された温度を一定の範囲内に維持することを示し、また前記液体ワックス層の高度は送り前後において前記圧力検出器で測定された圧力差を一定の範囲内に維持することを示す。最終的に分離システムにより脱蝋装置を通過したガス状生成物が燃料油及びガスに分離され、各々前記貯油槽及び前記ガス貯蔵装置内に貯蔵される。その他、図６に示すように、ワックスの還流量を適切に制御するため、手動制御の方式で前記制御弁の開度を制御することができる。本発明の制御方法及び制御装置を使用することでワックスの還流再分解の還流量を安定させ、システム全体も安定した継続的な稼動が可能となる。図７及び図８に示すように、脱蝋装置の圧力の安定及び脱ワックスの効果も良好となる。

上述をまとめると、本発明に係る制御方法と制御装置とを組み合わせ、制御弁の開度を制御してワックスの還流再分解の還流量を安定させることで、大量の還流現象が生じることなく、反応器内での分解反応時の温度も適切な範囲内に維持され得る。更に、システム全体も正常な稼動を継続し、脱蝋装置の圧力も比較的安定して一層の液体ワックスを維持し、脱ワックス効果を増進すると共に生成油の品質を更にクリア且つ良好にすることができる。

本発明の実施例に係る制御装置を示す図である。 本発明の実施例に係る制御方法を示すフローチャートである。 本発明の制御装置が使用されていないシステムの動作温度と時間との関係を示す図である。 本発明の制御装置が使用されていないシステムにおけるワックスの圧力と時間との関係を示す図である。 本発明の制御装置が使用されていないシステムにおける悪い脱ワックス効果を示す図である。 本発明の制御装置が使用されたシステムの動作温度と時間との関係を示す図である。 本発明の制御装置が使用されたシステムにおけるワックスの圧力と時間との関係を示す図である。 本発明の制御装置が使用されたシステムにおける良好な脱ワックス効果を示す図である。

符号の説明

１０…反応器、１０１…圧力検出器、１０２…熱感知器、２０…制御弁、３０…脱蝋装置、４０…制御器、５０…分離システム、５０１…凝縮器、５０２…貯油槽、５０３…ガス貯蔵装置、６０…送りシステム、６０１…ホッパー、６０１１…排気弁、６０１２…送り弁、６０２…計量機。

Claims (12)

1. 圧力検出器、及び熱感知器が設けられた反応器と、
   前記反応器に接続される脱蝋装置と、
   前記反応器及び脱蝋装置の間に設置された制御弁と、
   前記圧力検出器、及び熱感知器からのデータを受信して制御信号を出力することで前記制御弁の開度を制御する制御器とを備えることを特徴とする廃プラスチックの分解液化による１次ワックスの還流再分解の制御装置。
2. 前記反応器が砂床であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記圧力検出器が圧力計であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記熱感知器が熱電対であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
5. 前記制御弁が自動或いは手動で制御されることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
6. 前記反応器に接続され、ホッパー、及び計量機を有する送りシステムを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
7. 前記ホッパーが排気弁及び送り弁を備えることを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記計量機が前記送り弁と反応器との間に設置されることを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
9. 前記脱蝋装置に接続され、凝縮器、貯油槽、及びガス貯蔵装置を有する分離システムを更に備え、前記凝縮器は、前記脱蝋装置を通過した生成物(ガス状)を凝縮させて燃料油を前記貯油槽内に流れさせ、ガスを前記ガス貯蔵装置内に流れさせ、若しくは、排気或いは別途利用することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
10. ａ．前記制御弁の開度を設定することと、
    ｂ．圧力検出器の圧力信号と熱感知器の温度信号とを取得して前記制御器に伝送することと、
    ｃ．前記制御器から出力された制御信号により前記制御弁の開度を制御すること、
    ｄ．前記制御弁の開度の制御を通じて前記脱蝋装置の液体ワックス還流速度、及び液体ワックス層の高度を制御することとを含むことを特徴とする廃プラスチックの分解液化による１次ワックスの還流再分解の制御方法。
11. 前記液体ワックスの還流速度は、前記熱感知器により測定された温度を一定の範囲内に維持することを示すことを特徴とする請求項１０に記載の制御方法。
12. 前記液体ワックス層の高度は、送り前後に前記圧力検出器で測定された圧力差を一定の範囲内に維持することを示すことを特徴とする請求項１０に記載の制御方法。