JP2009270051A - 連続式廃プラスチック油化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃プラスチックを連続処理でき、しかも同時に異物も除去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融する溶解槽１２と、溶解槽１２からの溶融液を導入してガス化するガス化器１３と、ガス化器１３で発生したガスを冷却して再生油を回収する再生油回収部１４とを備えた廃プラスチック油化装置において、上記溶解槽１２の底部と上記ガス化器１３とを結んで溶融液を残渣と共に送液するスクリューコンベアからなる送液コンベア１５を設け、上記ガス化器１３に、残渣を掻き上げて排出するスクリューコンベアからなるアッシュコンベア１６を接続したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、発泡スチロールや硬質プラスチックなどの廃プラスチックを連続的に油化処理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。

廃プラスチックとしての発泡スチロール（ＥＰＳ）やプラスチックのインゴット（例えば、溶融固化されたプラスチックや密度が高く硬いプラスチック）等の処理においては、特許文献１〜３に示されるように廃プラスチックを破砕し、これを加熱溶融してガス化した後、そのガスを冷却して再生油として回収するようにしている。

特開２０００−７９３７９号公報 特開２００１−２２６６７９号公報 特開２００４−８３７０２号公報

ところで、廃プラスチックには、土砂や紙などの異物が含まれており、このため加熱溶融してガス化して再生油を回収する際には、異物として残る残渣の処理も考慮しなければならない。

特許文献１〜３では、バッチ式で廃プラスチックを処理し、運転終了後に溶解槽やガス化炉に残った残渣を取り出すようにしているが、廃プラスチックの油化処理を連続的に行おうとすると、溶解槽内の溶融液をガス化器まで搬送する際には、ポンプでの移送では、ポンプへの異物の噛み込みがあるため移送は不可能であり、溶融液のみを搬送するようにしても、連続運転で溶解槽内に異物が堆積してしまう問題があると共にガス化器内でもガス化しない残渣が大量に堆積してしまう問題がある。

このため連続式で処理するには、油化処理前に、廃プラスチックを洗浄して異物を除去した後に処理しなければならず、廃プラスチック処理のコストが嵩んでしまう問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、廃プラスチックを連続処理でき、しかも同時に異物も除去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融する溶解槽と、溶解槽からの溶融液を導入してガス化するガス化器と、ガス化器で発生したガスを冷却して再生油を回収する再生油回収部とを備えた廃プラスチック油化装置において、上記溶解槽の底部と上記ガス化器とを結んで溶融液を残渣と共に送液するスクリューコンベアからなる送液コンベアを設け、上記ガス化器に、残渣を掻き上げて排出するスクリューコンベアからなるアッシュコンベアを接続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、比重の軽い廃プラスチックは破砕して溶解槽に供給され、比重の重い廃プラスチックは随伴空気を不活性ガスと置換しつつ溶解槽に送られ、低酸素状態で溶解される請求項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、上記送液コンベアは、下部が溶解槽の底部に接続され、上部が上記ガス化器の上部を結ぶように傾斜して設けられる送液筒と、その送液筒内に設けられたスクリュ羽根と、送液筒の外周に設けられ燃焼ガスが導入されるジャケットからなる請求項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、上記ガス化器は、その上部に発生したガス中のミストを分離してガスを再生油回収部に供給するミストセパレータを有する請求項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５の発明は、上記アッシュコンベアは、下部がガス化器の底部に接続され、上部が上方に傾斜されて設けられる排出筒と、その排出筒内に設けられたスクリュ羽根と、排出筒の外周に設けられ燃焼ガスが導入されるジャケットからなる請求項４記載の連続式廃プラスチック油化装置である。

請求項６の発明は、アッシュコンベアの排出筒の上部には、ガス化したガスをミストセパレータに供給するガス戻しラインが接続されると共に、掻き上げられた残渣を排出するロータリーバルブが接続される請求項５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、溶解槽の底部と上記ガス化器とをスクリューコンベアからなる送液コンベアで連結し、ガス化器に残渣を掻き上げて排出するスクリューコンベアからなるアッシュコンベアを接続することで、廃プラスチックの連続油化処理ができ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。

図１は、連続式廃プラスチック油化装置の一実施の形態を示したものであり、基本的には、インゴット投入部１０と、廃発泡スチロール（ＥＰＳ）破砕投入部１１と、インゴットＩと破砕された廃発泡スチロールＥＰＳを溶解する溶解槽１２と、廃プラスチックの溶融液を導入してガス化するガス化器１３と、ガス化されたガスを冷却して再生油を回収する再生油回収部１４とからなり、溶解槽１２とガス化器１３とを結んでスクリューコンベアからなる送液コンベア１５が設けられ、ガス化器１３に、残渣を掻き上げて排出するスクリューコンベアからなるアッシュコンベア１６が接続され、そのアッシュコンベア１６にアッシュ回収部１７を接続し、さらに溶解槽１２とガス化器１３の熱源としての加熱炉１９を設けて構成される。

以下これらを詳しく説明する。

インゴット投入部１０は、比重の重い廃プラスチックからなるインゴットＩを溶解槽１２に投入ライン２１を介して投入するインゴット搬入コンベア２０とそのインゴット搬入コンベア２０を包囲して空気と遮断するためのエアシャッターボックス２２とからなる。

インゴット搬入コンベア２０はインバータモータ２３で搬送量可変に制御される。エアシャッターボックス２２には、排ガス（＝不活性ガス）のエアパージノズル２４が設けられ、上部にそのパージガスを大気に放出する排気口２５が設けられ、下部にロータリーバルブ２６が設けられ、ロータリーバルブ２６の下方にアッシュボックス２７が設けられる。

インゴットＩは、比重の重い廃プラスチック、例えば溶融固化されたプラスチックや密度が高く硬いプラスチック等からなると共に適宜のサイズに破砕されたものからなり、インゴット搬入コンベア２０上に投入され、エアシャッターボックス２２を通る間にエアシャッターボックス２２内に入った空気がエアパージノズル２４からの排ガスでパージされて排出口２５から排ガスと共に排出されて投入ライン２１から溶解槽１２に投入され、またその間インゴットＩに付着した土砂などのゴミがエアパージノズル２４からの排ガスで一部除去されてロータリーバルブ２６を介してアッシュボックス２７に排出される。

廃発泡スチロール破砕投入部１１は、ＥＰＳを搬送するＥＰＳ搬入コンベア３０と、その搬入コンベア３０で搬入されたＥＰＳを導入して破砕する破砕機３１と、破砕機３１で破砕されたＥＰＳを外気と遮断した状態で、随伴空気を不活性ガスで置換しつつ溶解槽１２に投入するＥＰＳ移送コンベア３２とから構成される。

搬入コンベア３０は、インバータモータ３３で搬送量可変に制御される。

破砕機３１はケーシング３４の下部に一対の粉砕ローラ３５が設けられ、上部に粉砕ローラ３５にＥＰＳを案内するガイドローラ３６が設けられ、また搬入コンベア３０の搬出端が、ケーシング３４内に臨むように設けられ、そのケーシング３４に、搬入コンベア３０からの空気の侵入を防止するための取込ローラからなるスイングドア３７が回動自在に設けられる。またケーシング３４には、排ガス（＝不活性ガス）のエアパージノズル３８が設けられ、上部にそのパージガスを大気に放出する排気口３９が設けられる。

ＥＰＳ移送コンベア３２は、破砕機３１の下部と溶解槽１２の上部を結んで斜め上方に傾斜されて設けられた移送筒４０とその移送筒４０内に設けられたスクリュ羽根４１とからなる。また移送筒４０には、エアパージノズル２４、３８に排ガスを供給する排ガスライン４２が接続され、移送筒４０内に排ガスが供給されるようになっている。

溶解槽１２は、縦型筒状で下部が円錐状に形成された槽体４５の外周に燃焼ガスが導入される加熱ジャケット４６が設けられ、その槽体４５に撹拌機４７が設けられて構成され、その槽体４５下部と送液コンベア１５とがスライドバルブ４８にて接続される。スライドバルブ４８には、送液コンベア１５に送液する際に異物の大きなものを除去するためのスクリーン（図示せず）が設けられ、またスクリーン上の異物は槽体４５に設けたマンホール蓋４９を開けて除去できるようになっている。

送液コンベア１５は、下部が溶解槽１２の底部とスライドバルブ４８を介して接続され、上部がガス化器１３の上部を結ぶように傾斜して設けられる送液筒５０と、その送液筒５０内に設けられたスクリュ羽根５１と、送液筒５０の外周に設けられ燃焼ガスが導入されるジャケット５２とから構成される。

スクリュ羽根５１は、インバータモータ５３で回転数可変に制御され、またジャケット５２には、その上部から供給される排ガスが螺旋状に下方に流れるようにガイドベーン５４が設けられる。

ガス化器１３は、縦型筒状で下部が円錐状に形成された槽体５５からなり、その外周に燃焼ガスが導入される加熱ジャケット５６が設けられ、その槽体５５に撹拌機５７が設けられて構成され、その槽体５５下部とアッシュコンベア１６とがスライドバルブ５８にて接続される。また槽体５５の上部には、発生したガス中のミストを分離するミストセパレータ６０が設けられ、そのミストセパレータ６０でミスト分が除去されたガスがガスライン６１を介して再生油回収部１４に供給されるようになっている。加熱ジャケット５６内には、下部から導入された燃焼ガスが渦巻き状に上部へ流れるようにガイドベーン６２が設けられる。

アッシュコンベア１６は、下部がガス化器１３の底部とスライドバルブ５８を介して接続され、上部が斜め上方に傾斜して設けられる排出筒６５と、その排出筒６５内に設けられたスクリュ羽根６６と、排出筒６５の外周に設けられ燃焼ガスが導入されるジャケット６７とから構成される。

排出筒６５の上部には、ガス化したガスをミストセパレータ６０に供給するガス戻しライン６８が接続されると共に、掻き上げられた残渣を排出するロータリーバルブ６９が接続される。またジャケット６７には、その上部から供給される排ガスが螺旋状に下方に流れるようにガイドベーン７０が設けられる。

アッシュ回収部１７は、アッシュコンベア１６の搬出端のロータリーバルブ６９に接続され、斜め上方に立ち上げられて設けられる水封ケーシング７２と、その水封ケーシング７２内に設けられ残渣（アッシュ）を排出するベルトコンベア７３と、そのベルトコンベア７３からの残渣を受けるアッシュボックス７４から構成される。ベルトコンベア７３のベルトはスクリーンや金網で形成される。

水封ケーシング７２は、ロータリーバルブ６９に接続される垂直部７５と垂直部７５から斜め上方に延びベルトコンベア７３が収容される傾斜部７６とその傾斜部７６の上端に設けられ残渣をアッシュボックス７４に排出する排出部７７とからなる。

垂直部７５には、水封用のシール水供給ライン８０が接続され、そのシール水供給ライン８０からのシール水により垂直部７５と傾斜部７６に水封層ｗが形成される。垂直部７５には、水封層ｗの高さを規制する排水堰８１が設けられ、その排水堰８１にオーバーフローしたシール水が排水ライン８２にて排水されるようになっている。

再生油回収部１４は、ガス化器１３からガスライン６１を介して供給されるガスを冷却するコンデンサ８４と、そのコンデンサ８４で凝縮された再生油を貯留すると共に未凝縮ガスを分離するオイルドラム８５とからなる。オイルドラム８５には、液面計８６が設けられ、オイルドラム８５内の再生油レベルが一定となるように送油ポンプ８７より送油ライン８８に払い出される。またオイルドラム８５には未凝縮ガスを後述する加熱炉１９側に戻す未凝縮ガスライン９０が接続され、その未凝縮ガスライン９０に排気ファン９１とシールポット９２が接続される。

排気ファン９１はインバータモータ９３で駆動され、そのインバータモータ９３がガスライン６１に接続した圧力検出器９４の検出値で制御される。

加熱炉１９のバーナ９６には、燃料タンク９７が燃料油ポンプ９８と燃料ライン９９を介して接続されると共に、ＬＰＧボンベ１００がＬＰＧライン１０１を介して接続され、さらに送風機１０２にて空気ライン１０３が接続される。

加熱炉１９には、バーナ９６での燃焼で生成した燃焼ガスの燃焼ガスライン１０５が接続され、この燃焼ガスライン１０５に温度検出器１０６が接続され、その検出温度がバーナコントローラ１０７に入力されると共に、バーナコントローラ１０７で燃料ライン９９に接続した流量調節弁１０８が調整されると共に燃焼空気量が調節される。

燃焼ガスライン１０５は、アッシュコンベア１６のジャケット６７の上部に接続され、また燃焼ガスライン１０５より分岐した燃焼ガスライン１０５ａが、三方弁１１０を介して一方がガス化器１３の加熱ジャケット５６の底部に接続され、他方が送液コンベア１５のジャケット５２の上部に接続される。

アッシュコンベア１６のジャケット６７の下部より排出された燃焼ガスは、ガス化器１３の加熱ジャケット５６に至る燃焼ガスライン１０５ａの燃焼ガスと合流され、またガス化器１３の加熱ジャケット５６から排出された燃焼ガスは、送液コンベア１５のジャケット５２に至る燃焼ガスライン１０５ａの燃焼ガスと合流される。

ガス化器１３には温度調節計１１２が設けられ、温度調節計１１２で三方弁１１０が切替制御される。またガス化器１３には溶融液のレベル検出器１１３が設けられ、そのレベル検出器１１３で送液コンベア１５のインバータモータ５３を制御してガス化器１３に入る溶融液量が制御される。

送液コンベア１５のジャケット５２の下部には燃焼ガスを溶解槽１２の加熱ジャケット４６の下部に流す燃焼ガスライン１１５が接続され、その加熱ジャケット４６の上部に燃焼ガスを燃焼炉１９のバーナ９６に戻す燃焼排ガスライン１１６が接続される。

燃焼排ガスライン１１６には循環ファン１１７が接続され、その循環ファン１１７がインバータモータ１１８で駆動されると共に循環ファン１１７の上流側の燃焼排ガスライン１１６に設けた圧力検出器１１９によりインバータモータ１１８が制御され、循環ファン１１７による排ガスの循環量が制御される。

燃焼排ガスライン１１６と循環ファン１１７の上流側の燃焼排ガスライン１１６間にはバイパス弁１２０が接続され、溶解槽１２に設けた温度検出器１２１によりバイパス弁１２０が制御され、溶解槽１２の加熱ジャケット４６に導入される燃焼ガスが制御されて溶解槽１２の溶融液温度が制御されるようになっている。

循環ファン１１７の下流側の燃焼排ガスライン１１６には、エアシャッターボックス２２のエアパージノズル２４と破砕機３１のエアパージノズル３８に排ガスを流す排ガスライン４２が分岐して接続され、その排ガスライン４２に、エアパージノズル２４とエアパージノズル３８から吹き出す排ガス温度を調整する冷却器１２４が接続され、さらに移送コンベア３２に接続される。

排ガスライン４２には、流量調節弁１２５が接続され、その流量調節弁１２５が循環ファン１１７からバーナ９６に至る燃焼排ガスライン１１６に接続された圧力検出器１２６にて制御される。

再生油回収部１４の送油ライン８８と燃料タンク９７を結んで再生油を燃料タンク９７に供給する再生油ライン１３０が接続され、その再生油ライン１３０に開閉弁１３１が接続されると共に燃料タンク９７に設けた液面計１３２により開閉弁１３１が開閉制御されて、燃料タンク９７に給油できるようにされる。

また、再生油ライン１３０には、運転開始時などに溶解槽１２内へ再生油を供給するライン１３２が接続される。このライン１３２には制御弁１３３が接続されると共に溶解槽１２に溶融液のレベルを検出するレベル検出器１３４が設けられ、そのレベル検出器１３４にて溶融液のレベルが所定となるように発泡スチロール破砕投入部１１の搬入コンベア３０を制御するインバータモータ３３が制御されると共に投入量が少なくレベルが不足するときには制御弁１３３を制御して再生油を溶解槽１２に供給できるようになっている。

また、燃料タンク９７から燃料油ポンプ９８、燃料ライン９９にてバーナ９６に供給する燃料の一部は戻しライン１３６を介して燃料油タンク９７に戻されると共にその戻しライン１３６に圧力調整弁１３７が接続されて燃料供給圧を一定に制御できるようにされる。

次に、廃プラスチックの油化処理について説明する。

溶融固化されたプラスチックや密度が高く硬いプラスチックからなるインゴットＩは、予め破砕されインゴット搬入コンベア２０にてエアシャッターボックス２２を通り、そこでパージノズル２２からの排ガス（＝不活性ガス）で、エアシャッターボックス２２内にインゴットと共に随伴した空気がパージされて不活性ガスと置換されると共に付着したゴミが除去されて、溶解槽１２に送られる。

成形発泡プラスチックＥＰＳは、ＥＰＳ搬入コンベア３０より、破砕機３１に投入され、そこで破砕ローラ３５により破砕され、さらにパージノズル３８からの排ガスで空気がパージされて、ＥＰＳ移送コンベア３２で溶解槽１２に送られる。

溶解槽１２に投入されたＥＰＳとインゴットは、撹拌機４７で撹拌されつつ加熱ジャケット４６内に供給された燃焼ガスで間接加熱されて溶解する。

このＥＰＳとインゴットの送入量は、溶解槽１２のレベル検出計１３４によって双方の搬入コンベア２０、３０の速度を調節することによってコントロールされるが、必ず片方の搬入コンベア２０（又は３０）のみ運転されるのでレベル検出計１３４の制御機能は切り替えられる。

溶解槽１２で溶解された液は、送液コンベア１５でごみと共にガス化器１３に送られる。この際、溶解された液には、ゴミが含んでいるがスクリュータイプの送液コンベア１５で送液するため、ゴミも同時にガス化器１３に送られる。

ガス化器１３では、燃焼ガスが供給される加熱ジャケット５６により溶解したプラスチックの溶融液がさらに加熱されて蒸発される。

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、ミストセパレータ６０でミストを分離させて、ガス分を再生油回収部１４に送る。

ガスはコンデンサ８４の冷却水により冷却油化され、ドラム８５にて気液分離されて油分が回収される。また未凝縮ガスは、排気ファン９１にて未凝縮ガスライン９０を通して加熱炉１９側に排出される。この未凝縮ガスの排気には多少軽質の炭化水素が混入しているため、直ちに加熱炉１９に導くとそこで爆発的に燃焼するおそれがあるため、シールポット９２を通して軽質分を除去した後、加熱炉１９のバーナ９６に送って焼却する。

ガス化器１３内の残渣（ゴミ）は、溶融液と共にアッシュコンベア１６に流下し、ゴミはスクリュ羽根６６で掻き上げられて、ロータリーバルブ７５を通してアッシュ回収部１７の水封式のベルトコンベア７３に落下される。

ベルトコンベア７３からでたゴミはアッシュボックス７６に落とされ、回収される。

また溶融液は、ジャケット６７の燃焼ガスで加熱され、ガス化したガスはガス戻しライン６８を通してミストセパレータ６０を通して再生油回収部１４に送られる。

このように、溶解槽１２で溶解された液は、スクリューコンベアからなる送液コンベア１５でごみと共にガス化器１３に送られ、またガス化器１３からの残渣は、スクリューコンベアからなるアッシュコンベア１６で掻き上げられて搬出され、同伴する溶融液は、ジャケット６７の燃焼ガスで加熱されてガス化されるため、残渣の排出が良好に行え、これにより廃プラスチックの油化処理が連続して行える。

この溶解槽１２内とガス化器１３内の圧力は、＋１０ｍｍＨ₂Ｏ程度の正圧になるように制御される。すなわち、溶解槽１２とガス化器１３が負圧で運転され、万一にクラック等が発生した場合には外部空気が溶解槽１２内とガス化器１３内に吸引されて爆発のおそれがあるが、正圧にすることで、これを防止することができる。またこの際のガスの外部への漏れはガス検知器で簡単に検出できるため安全対策上優位である。

次に加熱炉１９について説明する。

加熱炉１９での加熱源は、燃料タンク９７の燃料油（再生油）またはＬＰＧボンベ１００からのＬＰＧ等を用い、これによって加熱炉１９にて高温ガスを発生し、加熱用の燃焼ガスとし、これをアッシュコンベア１６、ガス化器１３、送液コンベア１５、溶解槽１２の各ジャケットを通して溶融液を加熱するが、燃焼ガスは、加熱出口温度を極端に高くしないために、溶解槽１２を加熱後の燃焼排ガスを燃焼排ガスライン１１６を通して加熱炉１９に一部再生循環使用する。

また、燃焼排ガスライン１１６の燃焼排ガスは、循環ファン１１７から排ガスライン４２を通し冷却器１２４にて約５０℃に冷却後、エアパージノズル２４、３８に供給してエアシャッターボックス２２のインゴットと破砕機３１のエアパージ用に使用した後、大気に放出する。

本発明の一実施の形態を示す図である。

符号の説明

１０ インゴット投入部
１１ 廃発泡スチロール破砕投入部
１２ 溶解槽
１３ ガス化器
１４ 再生油回収部
１５ 送液コンベア
１６ アッシュコンベア

Claims (6)

1. 廃プラスチックを溶融する溶解槽と、溶解槽からの溶融液を導入してガス化するガス化器と、ガス化器で発生したガスを冷却して再生油を回収する再生油回収部とを備えた廃プラスチック油化装置において、上記溶解槽の底部と上記ガス化器とを結んで溶融液を残渣と共に送液するスクリューコンベアからなる送液コンベアを設け、上記ガス化器に、残渣を掻き上げて排出するスクリューコンベアからなるアッシュコンベアを接続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. 比重の軽い廃プラスチックは破砕して溶解槽に供給され、比重の重い廃プラスチックは随伴空気を不活性ガスと置換しつつ溶解槽に送られ、低酸素状態で溶解される請求項１記載の連続式廃プラスチック油化装置。
3. 上記送液コンベアは、下部が溶解槽の底部に接続され、上部が上記ガス化器の上部を結ぶように傾斜して設けられる送液筒と、その送液筒内に設けられたスクリュ羽根と、送液筒の外周に設けられ燃焼ガスが導入されるジャケットからなる請求項１又は２記載の連続式廃プラスチック油化装置。
4. 上記ガス化器は、その上部に発生したガス中のミストを分離してガスを再生油回収部に供給するミストセパレータを有する請求項１又は２記載の連続式廃プラスチック油化装置。
5. 上記アッシュコンベアは、下部がガス化器の底部に接続され、上部が上方に傾斜されて設けられる排出筒と、その排出筒内に設けられたスクリュ羽根と、排出筒の外周に設けられ燃焼ガスが導入されるジャケットからなる請求項４記載の連続式廃プラスチック油化装置。
6. アッシュコンベアの排出筒の上部には、ガス化したガスをミストセパレータに供給するガス戻しラインが接続されると共に、掻き上げられた残渣を排出するロータリーバルブが接続される請求項５記載の連続式廃プラスチック油化装置。

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