JP2009209278A - 廃プラスチックの油化方法及び廃プラスチックの油化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切に分留ができ、油化装置の小型化と製造コストの低減ができる廃プラスチックの油化方法及びその廃プラスチックの油化装置を提供すること。
【解決手段】廃プラスチックを加熱して熱分解させる熱分解槽１０と、熱分解槽１０で気化された油成分を冷却して油原液に凝縮させる油原液用コンデンサ２０と、油原液が順次導入されて順次温度差をつけて加熱されるように直列に接続され、前記油原液を各々の所要の組成に気化させる複数の分留用加熱槽３０と、分留用加熱槽３０ごとに接続され、気化された油を冷却して各々の所要の組成の油となるように凝縮させる各々の分留用コンデンサ３２と、分留用コンデンサ３２ごとに接続され、各々の所要の組成の油を貯留する各々の貯留槽４０を具備する。
【選択図】図１

Description

この発明は、廃プラスチックを熱分解して分留する廃プラスチックの油化方法及び廃プラスチックの油化装置に関する。

近年、製品のプラスチック化が推進され、それに伴って廃棄されるプラスチック（廃プラスチック）の量が莫大なものとなっている。
しかし、その廃プラスチックにかかる再資源化は遅れており、多くが、埋め立てられ、或は焼却処分とされているのが現状である。

これに対して廃プラスチックの油化装置は多数提案されているが、適切に分留された油を得るためには一般的に分留塔が用いられ、装置が大型化し、その製造コストが高くなっている。
このため、廃プラスチックの油化装置は、一般的に普及していないのが現状である。

なお、プラスチックの油化装置としては、例えば、複数の熱分解部を備えると共に、複数の気液分離器を備えるプラスチックの連続乾留熱分解油化装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２０００−３０９７８１号公報（第１頁）

廃プラスチックの油化方法及び廃プラスチックの油化装置に関して解決しようとする問題点は、従来の方法によって適切に分留された油を得るためには、油化装置が大型化し、その製造コストが高くなる点にある。
そこで本発明の目的は、適切に分留ができ、油化装置の小型化と製造コストの低減ができる廃プラスチックの油化方法及び廃プラスチックの油化装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる廃プラスチックの油化方法の一形態によれば、廃プラスチックを加熱して熱分解させ、気化された油成分を冷却することで凝縮させて油原液を得る油化工程と、前記油原液を、直列に接続された複数の分留用加熱槽に導いて順次高温となるように温度差をつけて加熱して気化させ、低温度で気化する揮発性の高い組成の油から順に前記分留用加熱槽ごとに接続された各々の分留用コンデンサによって冷却することで凝縮させて各々の所要の組成の油を得る分留工程とを有する。

また、本発明にかかる廃プラスチックの油化方法の一形態によれば、前記複数の分留用加熱槽が実質的に同一の高さ位置に配置され、該複数の分留用加熱槽を通して前記油原液の液面高さが実質的に同一の高さ位置となるように維持しつつ加熱して気化させることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる廃プラスチックの油化装置の一形態によれば、廃プラスチックを加熱して熱分解させる熱分解槽と、該熱分解槽で気化された油成分を冷却して油原液に凝縮させる油原液用コンデンサと、該油原液用コンデンサで生じた油原液が順次導入されて順次温度差をつけて加熱されるように直列に接続され、前記油原液を各々の所要の組成に気化させる複数の分留用加熱槽と、該分留用加熱槽ごとに接続され、気化された油を冷却して各々の所要の組成の油となるように凝縮させる各々の分留用コンデンサと、該分留用コンデンサごとに接続され、各々の所要の組成の油を貯留する各々の貯留槽とを具備する。

また、本発明にかかる廃プラスチックの油化装置の一形態によれば、前記複数の分留用加熱槽が実質的に同一の高さ位置に配置され、該複数の分留用加熱槽を通して前記油原液の液面高さが実質的に同一の高さ位置を維持するように、隣接する分留用加熱槽の間ごとに設けられた各々の接続管と、該接続管ごとに設けられて液面高さの調整ができる各々の調整弁とを具備することを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる廃プラスチックの油化装置の一形態によれば、前記分留用加熱槽と前記分留用コンデンサとの間に接続されて配され、気化された油の一部を断熱膨張によって凝縮液化させる容積拡大部を具備することを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる廃プラスチックの油化装置の一形態によれば、前記複数の分留用加熱槽が、前記熱分解槽の側からガソリン用、灯油用、軽油用、重油用の順に配されていることを特徴とすることができる。

本発明にかかる廃プラスチックの油化方法及び廃プラスチックの油化装置によれば、適切に分留ができ、油化装置の小型化と製造コストの低減ができるという特別有利な効果を奏する。

以下、本発明にかかる廃プラスチックの油化方法及び廃プラスチックの油化装置の最良の形態例を添付図面（図１）に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明にかかる廃プラスチックの油化装置の形態例を示す説明図である。

先ず、廃プラスチックの油化方法について説明する
最初の油化工程では、廃プラスチックを加熱して熱分解させ、気化された油成分を冷却することで凝縮させて油原液を得る。
なお、加熱手段としては、電熱装置による電力を利用する方法、ガス燃料や石油のような液体燃料をバーナーなどで燃焼させる方法、又は高周波による発熱を利用する方法などの周知慣用技術を用いればよい。また、冷却手段としては、水冷や、熱媒体による冷凍サイクルを用いた方法などの周知慣用技術を用いればよい。

次の分留工程では、油化工程で得られた油原液を、直列に接続された複数の分留用加熱槽３０に導いて順次高温となるように温度差をつけて加熱して気化させる。
そして、低温度で気化する揮発性の高い組成の油から順に、分留用加熱槽３０ごとに対応して接続された各々の分留用コンデンサ３２によって冷却することで凝縮させて各々の所要の組成の油を得る。
これによれば、従来から一般的な分留塔を用いることなく、装置を平面的でコンパクトに構成できる。そして、小型の油化装置であるが、効率よく適切に油を分留できる。また、油化装置が小型化するため、その製造コストを低減することができる。

また、本発明の廃プラスチックの油化方法においては、複数の分留用加熱槽３０が実質的に同一の高さ位置に配置され、その複数の分留用加熱槽３０を通して油原液の液面高さが実質的に同一の高さ位置となるように維持しつつ加熱して気化させるとよい。
これによれば、熱分解によって液化された油原液を、小型で簡単な構成の装置によって順次適切に送りつつ、効率よく適切に分留できる。

次に、廃プラスチックの油化装置について説明する。
１０は熱分解槽であり、廃プラスチックを加熱して熱分解させる。例えば、プラスチックを４００〜５００℃まで加熱して分解させる。なお、本形態例では、電熱装置１１が巻かれており、電力によって加熱する構造になっている。
また、１２は攪拌羽根であり、モータ１３によって回転し、液化した廃プラスチックを均一に加熱すべく攪拌するために設けられている。
１５は残渣槽であり、廃プラスチックを融解した際に発生する残渣を受けるための容器部となっている。また、１６は排出用開閉弁であり、残渣を排出する際に開ける。

また、本形態例の熱分解槽１０には、原料の廃プラスチックが加熱されて溶融・流動化された状態で投入されるように構成されている。
１７は廃プラスチック供給装置部であり、原料の破砕された廃プラスチックを所要の温度まで加熱することで流動化された状態で連続供給できる装置となっている。例えば、粒状の廃プラスチックを３００℃程度まで加熱し、流動化された状態のものを押し込むことで熱分解槽１０に供給する装置とすることができる。

２０は油原液用コンデンサであり、熱分解槽１０で気化・蒸発された油成分を冷却して油原液に凝縮させる。２１は水冷の熱交換部であり、油原液用コンデンサ２０の内部に巡らされた管路によって構成され、油原液用コンデンサ２０の冷却手段となっている。
２２は油原液貯留槽であり、油原液用コンデンサ２０で生じた油原液を一時的に貯留する容器部となっている。また、２４は電磁弁であり、油原液貯留槽２２から分留用加熱槽３０ａへ油原液を適宜供給するように、その連通管路２３に開閉や流量制御を行う調整弁として設けられている。

１９は油原液用の容積拡大部であり、熱分解槽１０と油原液用コンデンサ２０との間に配されている。熱分解槽１０と油原液用コンデンサ２０とを接続する管路１８の一部が大径になっていることで形成されている。
これによれば、熱分解槽１０から供給される気化された油を含む気体が、断熱膨張によって冷却され、油原液用コンデンサ２０に到達するまでの前処理がなされるスペースとなっている。また、気化された成分のうち、重いものの一部が液化されて落ち、油原液用コンデンサ２０へ不要部が送られることを防止するための構成ともなっている。

３０（ａ〜ｄ）は分留用加熱槽であり、油原液用コンデンサ２０で生じた油原液が順次導入されて順次温度差をつけて加熱されるように直列に接続され、その油原液を各々の所要の組成に気化させるように複数が配されている。
本形態例では、ガソリンの分留用加熱槽３０ａ、灯油の分留用加熱槽３０ｂ、軽油の分留用加熱槽３０ｃ及び重油の分留用加熱槽３０ｄの順に４つが、熱分解槽１０の側から直列に連続して接続されている。ガソリンの分留用加熱槽３０ａの加熱温度が最も低く、順次高温になって、重油の分留用加熱槽３０ｄの加熱温度が最も高くなるように設定される。これにより、４つの異なる組成の油（ガソリン、灯油、軽油、重油）を好適に分留できる。さらに、多くの分留用加熱槽３０を設ければ、さらに細かく分割して異なる組成の油を得ることができる。

また、本形態例の複数の分留用加熱槽３０（ａ〜ｄ）にかかる加熱手段は、各々、電熱装置３１（ａ〜ｄ）が巻かれることで構成されており、電力によって加熱される。この加熱手段については、各々の設定温度を維持できるように、周知慣用技術の温度管理システムを利用して管理するようにすればよい。

３２（ａ〜ｄ）は分留用コンデンサであり、分留用加熱槽３０（ａ〜ｄ）ごとに接続され、気化された油を冷却して各々の所要の組成の油となるように凝縮させるべく、各々が設けられている。
本形態例では、ガソリンの分留用コンデンサ３２ａ、灯油の分留用コンデンサ３２ｂ、軽油の分留用コンデンサ３２ｃ及び重油の分留用コンデンサ３２ｄの順に４つが、各分留用加熱槽３０（ａ〜ｄ）に対応して管路３８（ａ〜ｄ）を介して接続・配置されている。これにより、４つの異なる組成の油（ガソリン、灯油、軽油、重油）を凝縮できる。

この分留用コンデンサ３２（ａ〜ｄ）は、前記油原液用コンデンサ２０と同等の構成に設けられており、各々について熱交換部３３（ａ〜ｄ）が設けられている。
また、本形態例の油原液用コンデンサ２０及び分留用コンデンサ３２（ａ〜ｄ）については、水冷式の熱交換部２１、３３（ａ〜ｄ）を構成する水冷用の配管２５が直列に接続されている。なお、２６は冷却水の水槽であり、２７は冷却水を循環させるためのポンプである。これによれば、各コンデンサ２０、３２（ａ〜ｄ）に同量の冷却水を循環させることができるため、確実な冷却ができる。ただし、本発明はこれに限定されるものでなく、仕様条件によっては、配管を並列に接続することや、コンデンサごとに冷却水を循環させる形態としてもよい。

４０（ａ〜ｄ）は貯留槽であり、分留用コンデンサ３２（ａ〜ｄ）ごとに接続され、各々の所要の組成の油を貯留すべく、各々が設けられている。
本形態例では、ガソリンの貯留槽４０ａ、灯油の貯留槽４０ｂ、軽油の貯留槽４０ｃ及び重油の貯留槽４０ｄの順に４つが、各分留用コンデンサ３２（ａ〜ｄ）に対応して配管４１（ａ〜ｄ）を介して接続・配置されている。これにより、４つの異なる組成の油（ガソリン、灯油、軽油、重油）を回収できる。

３５（ａ〜ｄ）は接続管であり、複数の分留用加熱槽３０（ａ〜ｄ）が実質的に同一の高さ位置に配置され、その複数の分留用加熱槽３０（ａ〜ｄ）を通して油原液の液面３４の高さが実質的に同一の高さ位置を維持するように、隣接する分留用加熱槽３０の間ごとに設けられている。
また、３６（ａ〜ｄ）は調整弁であり、接続管３５（ａ〜ｄ）ごとに配されて液面３４高さの調整ができるように設けられている。

さらに詳細には、各接続管３５は、上流側の分留用加熱槽３０の底部から、下流側の分留用加熱槽３０の側壁部へ接続されている。つまり、上流側の分留用加熱槽３０で下方に下がったところから、下流側の分留用加熱槽３０で上がった部分へ接続される形態となっている。その各々の接続管３５（ａ〜ｄ）の下流側の分留用加熱槽３０の側壁部に接続される高さ位置も各々実質的に同一に設定されている。
また、調整弁３７（ａ〜ｄ）は、接続管３５（ａ〜ｄ）の低い位置に配されている。
そして、接続管３５（ａ〜ｄ）の高い位置で分留用加熱槽３０の側壁部に接続される高さ位置と同一の部分に、逆止弁３７（ａ〜ｄ）が配されている。この逆止弁３７（ａ〜ｄ）によれば、油原液の逆流を阻止することができる。

このように複数の分留用加熱槽３０（ａ〜ｄ）が、水平に並べられて接続されていることから、上流側の分留用加熱槽３０にある油原液の圧力によって下流側の分留用加熱槽３０へ供給される油原液の量が規定される。強制的に送るポンプを必要とせず、油原液が順次下流側の分留用加熱槽３０へ流れて供給される。また、調整弁３６（ａ〜ｄ）や逆止弁３７（ａ〜ｄ）によって、各分留用加熱槽３０へ供給される油原液の量が制御される。
また、接続管３５（ａ〜ｄ）が油原液を下げて上げる管路になっている。このため、油原液が送られるに従って、比重の重いものが順次適切に押し出される形態となっている。

調整弁３６（ａ〜ｄ）は、例えば電磁弁によって設けられ、集中的に管理制御されるようにするとよい。その制御装置としては、各分留用加熱槽３０（ａ〜ｄ）の油原液の液面３４高さを検出する各々の液面センサー（図示せず）と、その各々の液面センサーの検出データに基づいて制御される調整弁３６（ａ〜ｄ）とを構成要素とすればよい。
これらによれば、調整弁３６（ａ〜ｄ）を適切に開閉し、油原液の流れを適正に制御することができる。このため、各々の分留用加熱槽３０（ａ〜ｄ）における油成分の蒸発・気化の量変化に柔軟に応じて、導入される油原液の供給量を適宜に制御できることになる。従って、油の分留を適切に行うことができる。

３９（ａ〜ｄ）は容積拡大部であり、分留用加熱槽３０と分留用コンデンサ３２との間に接続されて配され、気化された油の一部を断熱膨張によって凝縮液化させる部分になっている。分留用加熱槽３０と分留用コンデンサ３２とを接続する管路３８（ａ〜ｄ）の一部が大径になっていることで形成されている。
これによれば、分留用加熱槽３０から供給される気化された油を含む気体が、断熱膨張によって冷却され、分留用コンデンサ３２に到達するまでの前処理がなされる部分となっている。また、気化された成分のうち、重いものの一部が液化されて落ち、分留用コンデンサ３２へ必要以上に重質成分が送られることを防止するための構成ともなっている。

４２（ａ〜ｄ）は開閉弁であり、各々の分留用加熱槽３０（ａ〜ｄ）において残渣を排出する際に開かれる弁である。
５０（ａ〜ｇ）は圧力抜き用の配管であり、各々が各槽１０、２２、４０（ａ〜ｄ）、５５に接続・連通されている。５１は水槽であり、その水槽５１の水中に、圧力抜き用の配管５０（ａ〜ｇ）の末端が浸漬されている。これにより、それぞれの槽１０、２２、４０（ａ〜ｄ）、５５は低い水圧で閉じた系となっている。
また、５２は空気抜きの配管であり、水槽５１の上部に接続・連通されており、上端が大気に開放されている。
また、５５は自動排出槽であり、重油のような揮発性の低い油を排出できる。また、複数の分留用加熱槽３０（ａ〜ｄ）でオーバーフローした際には自動的に排出できるため、安全性を確保できる。なお、５７は逆止弁であり、５８は開閉弁である。

塩素を成分として含んでいない廃プラスチックについては、特別の前処理を要せずに熱分解によって油化できる。従って、以上の形態例で説明した構成によって、適切に分留してそれぞれの成分組成の油を得ることができる。例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンの廃プラスチックは前処理を行わないで油化・分留できる。
なお、塩素を成分として含んでいる廃プラスチックについては、脱塩素用の装置ユニットを採用すればよい。その場合、熱分解装置の前処理部として、脱塩素用の装置ユニットを組み込めばよい。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

本発明にかかる廃プラスチック油化装置の形態例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 熱分解槽
２０ 油原液用コンデンサ
３０ａ〜ｄ 分留用加熱槽
３２ａ〜ｄ 分留用コンデンサ
３５ａ〜ｄ 接続管
３６ａ〜ｄ 調整弁
３９ａ〜ｄ 容積拡大部
４０ａ〜ｄ 貯留槽

Claims (6)

1. 廃プラスチックを加熱して熱分解させ、気化された油成分を冷却することで凝縮させて油原液を得る油化工程と、
   前記油原液を、直列に接続された複数の分留用加熱槽に導いて順次高温となるように温度差をつけて加熱して気化させ、低温度で気化する揮発性の高い組成の油から順に前記分留用加熱槽ごとに接続された各々の分留用コンデンサによって冷却することで凝縮させて各々の所要の組成の油を得る分留工程とを有することを特徴とする廃プラスチックの油化方法。
2. 前記複数の分留用加熱槽が実質的に同一の高さ位置に配置され、該複数の分留用加熱槽を通して前記油原液の液面高さが実質的に同一の高さ位置となるように維持しつつ加熱して気化させることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックの油化方法。
3. 廃プラスチックを加熱して熱分解させる熱分解槽と、
   該熱分解槽で気化された油成分を冷却して油原液に凝縮させる油原液用コンデンサと、
   該油原液用コンデンサで生じた油原液が順次導入されて順次温度差をつけて加熱されるように直列に接続され、前記油原液を各々の所要の組成に気化させる複数の分留用加熱槽と、
   該分留用加熱槽ごとに接続され、気化された油を冷却して各々の所要の組成の油となるように凝縮させる各々の分留用コンデンサと、
   該分留用コンデンサごとに接続され、各々の所要の組成の油を貯留する各々の貯留槽とを具備することを特徴とする廃プラスチックの油化装置。
4. 前記複数の分留用加熱槽が実質的に同一の高さ位置に配置され、該複数の分留用加熱槽を通して前記油原液の液面高さが実質的に同一の高さ位置を維持するように、隣接する分留用加熱槽の間ごとに設けられた各々の接続管と、該接続管ごとに設けられて液面高さの調整ができる各々の調整弁とを具備することを特徴とする請求項３記載の廃プラスチックの油化装置。
5. 前記分留用加熱槽と前記分留用コンデンサとの間に接続されて配され、気化された油の一部を断熱膨張によって凝縮液化させる容積拡大部を具備することを特徴とする請求項３又４は記載の廃プラスチックの油化装置。
6. 前記複数の分留用加熱槽が、前記熱分解槽の側からガソリン用、灯油用、軽油用、重油用の順に配されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の廃プラスチックの油化装置。

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