JP2008163254A - 連続式廃プラスチック油化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡スチロールやそのインゴットからなる廃プラスチックを連続的に油化できる連続式廃プラスチック油化装置を提供する。
【解決手段】廃プラスチックを溶解槽１４で溶解し、その融液１８をガス化器２０に導入して加熱蒸発すると共にこれを冷却して再生油とする連続式廃プラスチック油化装置において、溶解槽１４とガス化炉２０にジャケット１４ａ、２０ａを形成し、その溶解槽１４とガス化器２０とを、スクリューコンベアからなると共にジャケット１７ａを設けた送液コンベア１７で接続し、他方加熱炉２６で燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスを、ガス化器２０と送液コンベア１７と溶解槽１７の各ジャケット２０ａ、１７ａ、１４ａに順次通すようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、使用済み発泡スチロールやそのインゴット等の廃プラスチックを燃料油として再利用するための連続式廃プラスチック油化装置に関するものである。

従来、工業製品の梱包材や建築用資材、防音材等として多用されている発泡スチロール等のプラスチック廃材は、可燃ゴミとして焼却処分されているのが現状である。

発泡スチロールは、ポリスチレン樹脂に低沸点炭化水素を加えて数十倍に膨張させて成型されるため、その廃材は、嵩張ってしまう、焼却した際には多量の煤煙や有害ガスを発生してしまう。また発泡スチロールを加熱溶融してインゴットとしてもその再利用も廃棄も困難である。

そこで本発明者は、この発泡スチロールを燃料油として再利用する油化装置を提案した（特許文献１〜３）。

この油化装置は、発泡スチロールを破砕機で破砕し、空気と遮断した上で、これを溶解槽に投入して溶解し、この溶解液をガス化器に移送して蒸発ガス化し、そのガス化ガスをコンデンサで凝縮して再生油を得るものであり、これにより発泡スチロールから有効に再生油を回収して燃料油として再利用できるものである。

特開２００４−８３７０２号公報 特開２００１−２２６６７９号公報 特開２０００−３１９６６６号公報

ところで、発泡スチロールの廃材は、上述のように嵩張るために減容化のためにこれを加熱溶融してインゴットとしており、このインゴットも含めて発泡スチロールを処理する必要がある。

また、発泡スチロールやインゴットの廃材に種々のゴミが混入しており、溶解槽からの溶解液をガス化器にポンプ搬送するには、フィルターでゴミをろ過する必要がある。このため、ゴミが多量に含まれる発泡スチロールやインゴットを処理するには更なる改良が必要である。

またガス化器においても、ゴミが多量に含まれているとそのゴミの分離に改良を必要とする。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、発泡スチロールやそのインゴットからなる廃プラスチックを連続的に油化できる連続式廃プラスチック油化装置を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、廃プラスチックを溶解槽で溶解し、その融液をガス化器に導入して加熱蒸発すると共にこれを冷却して再生油とする連続式廃プラスチック油化装置において、溶解槽とガス化炉にジャケットを形成し、その溶解槽とガス化器とを、スクリューコンベアからなると共にジャケットを設けた送液コンベアで接続し、他方加熱炉で燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスを、ガス化器と送液コンベアと溶解槽の各ジャケットに順次通すようにしたことを特徴とする連続式廃プラスチック油化装置である。

請求項２の発明は、溶解槽のジャケットからの排ガスの一部を加熱炉に循環するようにした請求項１記載の連続式廃プラスチック油化装置である。

請求項３の発明は、発泡スチロールが破砕機で破砕され、その破砕された発泡スチロールが溶解槽に投入されると共にプラスチックインゴットが溶解槽に投入される請求項１又は２記載の連続式廃プラスチック油化装置である。

請求項４の発明は、溶解槽のジャケットからの排ガスの残りが、冷却されて発泡スチロールの破砕機とプラスチックインゴット投入コンベアに供給される空気と置換される請求項２記載の連続式廃プラスチック油化装置である。

請求項５の発明は、ガス化器には、器内を貫通してジャケットにつながるステーを兼ねる伝熱管が多数設けられる請求項１〜４いずれかに記載の連続式廃プラスチック油化装置である。

本発明によれば、ガス化炉と送液コンベアと溶解槽とにジャケットを形成し、そのジャケットに加熱炉の燃焼ガスを順次供給することで溶解・ガス化が効率良う行え、また送液コンベアにスクリューコンベアを用いることで、ゴミが含まれた融液も支障なく移送できて連続運転が行えるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

本発明の連続式廃プラスチック油化装置は、図１に示すように、発泡スチロール（ＥＰＳ）１０の投入コンベア１１と、ＥＰＳ投入コンベア１１から投入されたＥＰＳ１０を破砕する破砕機１２と、破砕機１２で破砕されたＥＰＳ１０を移送する移送コンベア１３と、移送コンベア１３から送られた破砕ＥＰＳを溶解する溶解槽１４と、ＥＰＳ等のプラスチックからなるインゴット１５を溶解槽１４に投入するインゴット投入コンベア１６と、溶解槽１４で溶解された融液１８を搬送する送液コンベア１７と、送液コンベア１７からの融液１８を収容すると共にその融液を加熱蒸発すると共に融液中の残渣を分離するガス化器２０と、ガス化器２０でガス化されたガスを凝縮するコンデンサ２１とコンデンサ２１で凝縮された液を貯留するオイルドラム２２と、ガス化器２０で融液１８と分離された残渣を移送する残渣コンベア２３と、残渣コンベア２３からの残渣を貯留するアッシュボックス２４と、溶解槽１４での溶融やガス化器２０でのガス化の熱源として燃焼ガスを供給する加熱炉２６とから構成される。

加熱炉２６には、燃料油タンク２７からの燃料油（或いは再生油）やＬＰＧボンベ２８からのＬＰＧが供給されると共に送風機３０から燃焼空気がバーナ部３１に供給されて燃焼される。この加熱炉２６の燃焼ガスが熱源として、燃焼ガスライン３２を通してガス化器２０のジャケット２０ａに供給され、そのジャケット２０ａから送液コンベア１７のジャケット１７ａに、また燃焼ガスライン３２からバイパスライン３３、流量調整弁３４を介してジャケット１７ａに供給され、そのジャケット１７ａからライン３５を介して溶解槽１４のジャケット１４ａに供給される。ジャケット１４ａからの排ガスは、排ガスライン３６と、そのライン３６に接続された循環ファン３７により加熱炉２６のバーナ部３１に戻されて排ガス損失を少なくし、且つ加熱炉２６の燃焼ガスの温度が極端に高くならないようされる。

以下これらの構成をさらに詳しく説明する。

投入コンベア１１は、その駆動モータ４０がインバータ４１にて駆動されてＥＰＳ１０の投入量を調節できるようになっている。

破砕機１２は、入口側に投入コンベア１１からのＥＰＳ１０を取り込む上下回動自在な取込ローラ４２を有し、内部に一対の破砕ローラ４３とその破砕ローラ４３にＥＰＳ１０を案内するガイドローラ４４を有する。

また破砕機１２の下部には、パージノズル４５が設けられる。このパージノズル４５には、溶解槽１４のジャケット１４ａから排ガスライン３６を介して排出される排ガスが、冷却ガスライン４６とガスクーラ４７を介して冷却用パージガスとして供給され、空気をパージした後、上部の排気ライン４８から大気に放出される。

移送コンベア１３は、スクリューコンベアからなり、破砕機１２で破砕されたＥＰＳ１０を受け取り、これを上方に搬送して、溶解槽１４の上部から溶解槽１４内に投入する。

インゴット投入コンベア１６は、その駆動モータ５０がインバータ５１にて駆動されてインゴット１５の投入量を調節できるようになっている。投入コンベア１６は、搬入端を除いてパージボックス５２で囲繞される。そのパージボックス５２にガスクーラ４７から破砕機１２に至る冷却用パージガスが冷却ライン５３を介して供給され、パージボックス５２内の空気がパージされて排気ライン５４より排気され、またインゴット１５中のゴミがロータリバルブ５５を介してアッシュボックス５６に排出される。

溶解槽１４は、撹拌機５８を有し、融液１８の液面がレベル調整計６０により検出され、その液面が一定となるように、投入コンベア１１のインバータ４１とインゴット投入コンベア１６のインバータ５１の出力周波数が調整されて、各コンベア１１，１６の供給量が制御される。

また溶解槽１４の温度は温度検出器６２により検出され、その検出値により、ライン３５と排ガスライン３６とを結ぶバイパス弁６３が制御されて、ライン３５から溶解槽１４のジャケット１４ａに導入する排ガス量が調整されるようになっている。

溶解槽１４の下部にはスクリーン６５を備えたバルブ６６が設けられ、溶解槽１４内の融液１８が、そのバルブ６６を介して送液コンベア１７に排出される。

送液コンベア１５は、スクリューコンベアからなり、融液１８を順次上方に移送し、その上端からオーバーフローにて融液１８をガス化器２０に送る。

ガス化器２０には、ジャケット２０ａからの燃焼ガスが通る複数本の伝熱管６８が器内を貫通して多数設けられる。ガス化器２０の底面は、送液コンベア１５の融液供給側から残渣コンベア２３側に掛けて上方に傾斜されると共に残渣掻き上げ用スクリューコンベア７０の下部を覆うように筒状に形成され、底部に沈降した残渣と融液１８の上面に浮遊した残渣を、液面上に掻き上げて排出し、ロータリーバルブ７１から残渣コンベア２３に排出するようになっている。

ガス化器２０の融液１８は、ジャケット２０ａと伝熱管６８を流れる燃焼ガスにて加熱・蒸発され、そのガスがミストセパレータ７２からガスライン７３にてコンデンサ２１に送られるようになっている。また融液１８の液面が液面計７４にて検出され、液面が一定となるようにバイパスライン３３の流量調整弁３４が調整されてガス化器２０のジャケット２０ａに導入される燃焼ガス量が制御される。

コンデンサ２１は、ガスライン７３からのガス化ガスを冷却水で凝縮し、これをオイルドラム２２に流下させる。オイルドラム２２には排風ファン７４が接続され、その排気ライン７５が、加熱炉２６のバーナー部３１に接続される。

排風ファン７４の駆動モータ７６はインバータ７７で制御され、ガス化器２０に設けた圧力計７８の検出値に応じてガス化器２０内の圧力が一定となるように排風ファン７５の排風量が制御される。

排気ライン７５には、排気中に含まれる軽質の炭化水素を除去するためのシールポット７９が設けられる。

オイルドラム２２に溜まった再生油は、送油ポンプ８０より送油ライン８１にて再生油８２として回収され、この再生油８２が、利用系に、例えば、加熱炉２６に燃料を供給する燃料タンク２７に送れるようになっている。オイルドラム２２の液面は液面計８３により検出され、その検出液面に応じて送油ポンプ８０のモータ８４が制御される。

ガス化器２０内の融液１８の液面と底面に溜まる残渣９０は、残渣掻き上げ用スクリューコンベア７０でガス化器２０の底面に沿って斜め上方に掻き上げられ、ロータリーバルブ７１を介して残渣コンベア２３に排出され、アッシュボックス２４にて回収される。

残渣コンベア２３には、ガス化器２０からのガス化ガスをシールするためのシール水８５が充填されると共に、そのシール水８５が水封部８６から排水ライン８７に排水されるようになっている。また水封部８６上に溜まったガスは、排気ライン８８からシールポット８９を介して大気に排気されるようになっている。

加熱炉２６からの燃焼ガスは、燃焼ガスライン３２に設けた温度検出器９１により検出され、その検出温度により、バーナ部３１のバーナ３１ａに入力され、これにより、燃料調整弁９２が調整され、燃料油タンク２７から燃料油ポンプ９３、燃料ライン９４を介してバーナ部３１に供給される燃料が制御される。

また、排ガスライン３６からバーナ部３１に戻される排ガスは、排ガスライン３６に設けた温度検出器９５にて検出され、バーナ部３１に戻す排ガス圧力が一定となるように、排ガスライン３６から分岐した冷却ガスライン４６に余剰の排ガスを流すようにそのライン４６に接続した排気弁９６を制御するようになっている。

次に、本発明の作用を説明する。

成形発泡スチロール（ＥＰＳ）１０は、投入コンベア１１から破砕機１２に供給されて所定の大きさに破砕される。この際、冷却ガスライン４６からノズル４５より吹き込まれる冷却された燃焼ガスの冷却ガスにより、破砕時の熱が奪われ、破砕ローラ４３でＥＰＳ１０が溶融して付着することが防止される。

破砕機１２により破砕されたＥＰＳ１０は、移送コンベア１３で溶解槽１４に送られる。

溶融固化されたプラスチックや密度の高く硬いプラスチック等のインゴット１５は、破砕エネルギが大きいため、別途インゴット投入コンベア１６よりパージボックス５２を通して空気と遮断された上、溶解槽１４に送られる。

溶解槽１４に送られた廃プラスチックは、撹拌機５８で、撹拌されながら周囲のジャケット１４ａからの伝熱によって溶解される。

両投入コンベア１１，１６の送入量は、溶解槽１４のレベル調整計６０によって双方のコンベア速度を調整することによってコントロールされるが、投入はコンベア１１，１６を交互に切り替えて行い、必ず片方のコンベア１１（ｏｒ１６）のみ運転され、レベル調節計６０は、そのいずれかのインバータ４１，５１の制御を行うように切り替えられる。

溶解された融液１８は、スクリーン６５で所定大きさ以下のものがバルブ６６を通して送液コンベア１７に供給する。この融液１８は、砂利や木材などのゴミを含んでいるので、ポンプでの搬送は困難であるため、スクリュータイプの送液コンベア１７でゴミと共にガス化器２０に送られる。

ガス化器２０では、ジャケット２０ａ並びに器内を貫通してガス化器２０のステーも兼ねる伝熱管６８により融液１８が加熱され蒸発する。

ガス化したプラスチックは、既に熱分解されているが、ミスト状のプラスチックがガスと共に流出されると、後工程に支障をきたすので、上部のミストセパレーター７２でミストを分離してガスライン７３よりコンデンサ２１に送られる。

ガス化ガスは、コンデンサ２１で冷却水により冷却油化されオイルドラム２２に流下し、そこで気液分離され、ガス分は排風ファン７４によって排気ライン７５を通して加熱炉２６に排出される。

この排気には多少の軽質の炭化水素が混入しているため、直ちに加熱炉２６に導くと危険があるのでシールポット７９を通して加熱炉２６に送られ焼却される。

ガス化器２０内のゴミ（底面と液面）は、残渣掻き上げ用スクリューコンベア７０で掻き上げられ、ロータリーバルブ７１を通して水封式の残渣コンベア２３に落下される。

このようにゴミ（残渣）をスクリューコンベア７０で掻き上げることで、底面に沈殿したゴミも液面に浮遊しているゴミもまとめて排出することができ、ガス化器２０内で滞留することがなくなる。

残渣コンベア２３から出た残渣９０は、アッシュボックス２４に落とされ、回収される。

このガス化器２０と溶解槽１４の加熱源は、燃料油（再生油でも可）又はＬＰＧ等によって加熱炉２６にて高温ガスを発生し、加熱ガスとして使用する。

加熱ガスは、加熱出口温度を極端に高くしないため、溶解槽１４からの排ガスを排ガスライン３６にて一部再循環使用することで、適正な温度とすることができ、且つ排ガス量を熱容量に比し少なくできるので排ガス損失を少なくできる。

この排ガスライン３６の循環ファン３７の出口の圧力を圧力計９５で検出し、オーバー分の排ガスは、排気弁９６、冷却ガスライン４６を通し、ガスクーラ４７により、約５０℃に冷却後、破砕機１２とパージボックス５２のエアパージ用に使用される。

油化運転中は、破砕機１２にのみエアパージガスが供給されるが、起動時には系全体の空気を、この排ガス（不活性ガス＝燃焼ガス）に置換するため、インゴット投入コンベア１６のパージボックス５２の下部に注入する。運転中の溶解槽１４やガス化器２０内の空気は、排風ファン７４により抜き出されて加熱炉２６で排ガスとされる。

なお、運転前の溶解槽１４や送液コンベア１７、ガス化器２０のジャケット１４ａ、１７ａ、２０ａ内の空気は、排風ファン７４を停止し、循環ファン３７にてパージしながら冷却ガスライン４６、破砕機１２より大気に放出されることにより置換される。

以上のように本発明においては、溶解槽１４、送液コンベア１７、ガス化器２０の熱源として加熱炉２６の燃焼ガスを用い、且つその燃焼排ガスの一部を加熱炉２６に戻すことで、燃焼ガス温度を極端に上げずに、ガス化に必要な３５０℃以上としてガス化器２０のジャケット２０ａや伝熱管６８に供給し、その後、温度が１３０℃程度に下がったガスを送液コンベア１７のジャケット１７ａと溶解槽１４のジャケット１４ａに供給することで熱の有効利用を図りつつ廃プラスチックを溶融・ガス化することが可能となる。

また、廃プラスチック中にはゴミが多量に含まれており、溶解槽１４からガス化器２０に融液１８を供給する際にそのゴミが搬送の障害となるが、送液コンベア１７をスクリューコンベアとすることで支障なく送液できる。

さらにガス化器２０の底面を斜め上方に傾斜するように形成し、その底面を半円筒として掻き上げ用スクリューコンベア７０を設けることで、ガス化器２０の底面や液面に溜まったゴミを効率良く掻き上げて排出することが可能となる。

図２は、本発明の他の実施の形態を示したもので基本的には図１と同じであるが、インゴット投入コンベア１６に塩化ビニルなどの樹脂を投入して処理する際の実施の形態を示したものである。

この形態においては、図１のオイルドラム２２の代わりにオイルスクラバー２２ａを設置し、ガス化器２０からガスライン７３を介して供給されるガス化ガスをオイルスクラバー２２ａのジェットスクラバー部９７に吹き込み、そのスクラバー部９７にオイルスクラバー２２ａのオイルをオイルポンプ８０、コンデンサ２１を介してジェットスクラバー９７に循環噴射し、他方そのオイルポンプ８０に至るオイルをｐＨ計９５で検出して、オイル中に含まれる塩素分を検出し、これに応じて、苛性ソーダ供給装置９６からオイルスクラバー２２ａに苛性ソーダを供給して中和することで、オイル８２を回収するようにするようにしたものである。

本発明の一実施の形態を示す図である。 本発明の他の実施の形態を示す要部図である。

符号の説明

１０ 発泡スチロール
１４ 溶解槽
１４ａ ジャケット
１５ インゴット
１７ 送液コンベア
１７ａ ジャケット
２０ ガス化器
２０ａ ジャケット
２６ 加熱炉

Claims (5)

1. 廃プラスチックを溶解槽で溶解し、その融液をガス化器に導入して加熱蒸発すると共にこれを冷却して再生油とする連続式廃プラスチック油化装置において、溶解槽とガス化炉にジャケットを形成し、その溶解槽とガス化器とを、スクリューコンベアからなると共にジャケットを設けた送液コンベアで接続し、他方加熱炉で燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスを、ガス化器と送液コンベアと溶解槽の各ジャケットに順次通すようにしたことを特徴とする連続式廃プラスチック油化装置。
2. 溶解槽のジャケットからの排ガスの一部を加熱炉に循環するようにした請求項１記載の連続式廃プラスチック油化装置。
3. 発泡スチロールが破砕機で破砕され、その破砕された発泡スチロールが溶解槽に投入されると共にプラスチックインゴットが溶解槽に投入される請求項１又は２記載の連続式廃プラスチック油化装置。
4. 溶解槽のジャケットからの排ガスの残りが、冷却されて発泡スチロールの破砕機とプラスチックインゴット投入コンベアに供給される空気と置換される請求項２記載の連続式廃プラスチック油化装置。
5. ガス化器には、器内を貫通してジャケットにつながるステーを兼ねる伝熱管が多数設けられる請求項１〜４いずれかに記載の連続式廃プラスチック油化装置。

Images