JP2010013577A - 高分子廃棄物からの油分離システム - Google Patents

Abstract

【課題】 乾留ガスから得た凝縮油を低沸油と高沸油に分け、それぞれを各別のタンクに貯蔵して再利用する。
【解決手段】 廃タイヤ、廃プラスチック等の被処理物を加熱して乾留ガスを得る乾留機と、乾留ガスを凝縮液化する凝縮機と、凝縮機で得られた凝縮油を分留塔で高沸油と低沸油に分け、それぞれを高沸油タンクと低沸油タンクに貯蔵した高分子廃棄物からの油分離システム。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃タイヤや廃プラスチックなどから選ばれた被処理物をできるだけ無公害処理して、凝縮油から高沸油と低沸油を取り出すようにしたに高分子廃棄物からの油分離システム関する。

従来、廃タイヤを乾留し、これを凝縮してから燃料油を回収する装置として、特開平６−２７１３０７や特許第３６２３２０４号等が知られている。
前者の装置は、明細書でも明らかにしている廃タイヤ等を乾留炉内で直接着火（内燃式）して炭化物を作り、また、上記乾留炉で廃タイヤ等から発生した乾留ガスを利用し、別に用意した清水を加熱器で水蒸気にし、その水蒸気とともに、燃焼室中に導いた前記炭化物をバーナで加熱する賦活装置により、活性炭の製造を行なうものである。したがって、この発明は乾留ガスを利用して活性炭を製造してはいるが、内燃式のため炭化物が灰化するものが多く、またこれを少なくするためのコントロールが非常に難しいという欠点があった。なお、前者の従来例には加熱容器の外部から加熱する（外熱式）のものがあり、冷却器で油分（重油）を回収しているが、その油をさらに精製して高沸油と低沸油にシステム中に分け分留して用途別に取り出すものではない。
後者の発明は、外熱式であるが、その一次冷却器では乾留ガスを重い成分と軽い成分とに分けているだけで低沸油と高沸油を各別に分けてそれぞれのタンクに収蔵するようにし、利用するようにしたものではない。
特開平０６−２７１３０７号公報 特許第３６２３２０４号公報

そこで、本発明では廃タンクなど高分子系廃棄物である被処理物中の乾留ガスから単に油分を採出するだけでなく、その油分をさらに高沸油と低沸油に分けて採取することにより、一層付加価値の高い分留システムを提供せんとする。また、乾留機では複数個のカートリッジ容器を用意して、順次交換することで分留システム時間の短縮だけでなく、今まで容器の交換時間が５〜８時間掛かっていたものを、０．３〜０．５時間で交換でき乾留機下部の炉内余熱を有効に利用することで、次工程以降の分留時間を短縮せんとする。さらに、分留塔と高沸油タンクの間にリボイラ（再加熱槽）を設けることで、分留塔から高沸油タンクに直接油分を移行するものより、高沸油の性状の均一化を図って、より高価値の油分を採取できるようにせんとする。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その要旨は廃タイヤまたは廃プラスチック等の被処理物を密封した容器を加熱し、前記被処理物の熱分解により高温の乾留ガスを発生させる乾留機と、該乾留機から導いた乾留ガスを凝縮液化する凝縮機とを含むシステムにおいて、前記凝縮機で得られた凝縮油を分留塔で分留して高沸油と低沸油に分け、それぞれを高沸油タンクと低沸油タンクに貯蔵するようにしたことを特徴とする高分子廃棄物からの油分離システムにある。
本発明は分留塔を設けて乾留ガスから高沸油と低沸油に分けることで高価値の油分を回収可能にした。

本発明の別の要旨として、一つの乾留機に複数のカートリッジ容器を短時間で交換できるようにし、余熱利用と本プラント全体の操業時間の短縮が図られた。
請求項２に記載した準連続的に加熱できるとは、複数個のカートリッジ容器の一つを保護釜が冷えない時間に載置する意味である。

本発明の他の要旨は、前記分留塔と高沸油タンク間に、高沸点の高沸油を昇温して前記分留塔へ循環する再加熱槽を設置することで、高沸油の純度を高めるようにした請求項１又は２に記載の高分子廃棄物からの油分離システムを提供することにある。
分留塔と再加熱槽（リボイラ）の間を高沸油を循環させて、高沸油に一定の油質を与えて品質の良い油分の回収を可能にした。

本発明によれば、廃タイヤ等の高分子系廃棄物である被処理物から油分と炭化物を回収するだけでなく、回収油分について分留塔で高沸油と低沸油に分け、それぞれを高沸油タンクと低沸油タンクに貯蔵するようにした。また、分留塔と再加熱槽との間に高沸油を循環させて、高沸油の性状をより均一なものとしている。そして、分留塔の前の段階での乾留ガスを生成する乾留機では、被処理物を蓋で密封した複数のカートリッジ容器を備え、１つのカートリッジ容器内の乾留が終了した後、同じ場所で長時間置くことなく他のカートリッジ容器を置き換えることで熱効率の良い油分を採取することができる。

乾留機を外部から加熱する（外熱式）乾留方式により、被処理物から乾留ガスを生成して炭化物の他に油分を採取し、採取において分留塔から高沸油タンクに高沸油を、また低沸油タンクに低沸油をそれぞれ分離して貯蔵した。

図１と図３により、廃タイヤの乾留システム、すなわち乾留システムＡと分留システムＢの構造を示す概略図を示す。
１は廃タイヤの被処理物を入れたカートリッジ容器１６を保護釜１−Iに載置した乾留機、２は乾留機で生じた乾留ガスが通る冷却管の周囲に水を入れた冷却装置により凝縮油を得る第１の凝縮機、３は凝縮油を収蔵する凝縮油タンク、４は油の沸点を利用し沸点の高い順に分留していく分留塔、６は分留塔４の上部から油分にならなかった非凝縮ガスを入れてから冷却して、分留塔４に戻すようにした第２の凝縮機、５は分留塔４の高沸油を加熱して循環するようにした再加熱槽（リボイラ）、７は分留塔４と再加熱槽５間で再加熱して採取した高沸油を収蔵する高沸油タンク、８は分留塔と第２凝縮機間で低沸油を回収した低沸油タンク８、９は高沸油タンク７と低沸油タンク８からの油分を精製処理するための前処理貯油タンク、１０は前処理貯油タンク９から来る収蔵油から水分等を除去する遠心分離機、１１は冷却機、１２は冷却機から重質油を貯蔵する地下貯蔵タンク、１３は軽質油を貯蔵する貯蔵タンクである。
乾留システムＡに用いる乾留機１には、カートリッジ容器１６の蓋１−IIを開いて被処理物の廃タイヤを内部一杯に投入して密封した（ステップ１）２つのカートリッジ容器１６，１６’（この他に乾留した後に冷却して炭化物加工システムＣへ移行するカートリッジ容器１６”を備えると工程上の作業性が良い）の一つを、上方を開口したレンガ等の耐火断熱材を組み上げた炉本体としての保護釜１−I内にセットする（ステップ２）。保護釜１−Iの下部には、バーナ１−IIIが設置されており、その燃料として、後述する第１と第２の凝縮機２，６で油分にならなかった非凝縮ガス（オフガス）を用い、１点鎖線の矢印方向からにバーナ１−IIIに導くが、足りない分はやはり後述する地下貯蔵タンク１２や貯蔵タンク１３からの油を用いて、バーナ１−IIIで乾留機１を加熱する（ステップ３）。乾留機１の加熱状態は、バーナ１−IIIの近くのカートリッジ容器１６の底部で６００〜７００℃、蓋１−IIの近くの釜内部で３８０〜４００℃になり、これにより廃タイヤを乾留することで乾留ガスが発生する（ステップ４）。乾留ガスは２つのバルブ１８，１８'を開にして配管１７を通って分留システムＢの第１の凝縮機に行き、凝縮機２を２５℃〜３２℃の冷水により６０℃〜８０℃まで冷却される（ステップ６）。
なお、第１と第２の凝縮機２，６により油分とならなかったオフガスを乾留機バーナ１−IIIに導いて燃焼するが、上記第１と第２の凝縮機からバーナ１−III間に安全器１４があり、オフガスの圧力を平均化すると共に、乾留炉からの引火を防止する役目を果たす。また上記のオフガス使用による通常運転時以外に、乾留機の緊急発生時や運転休止の場合には酸化炉１５にて燃焼する（ステップ１７）。また、乾留機には乾留用１６と待機用１６'、及び冷却用１６”（自然冷却で冬場が５hr、夏場が８hrである）を用いると便利である。

上記乾留システムＡの特徴は、被処理物を入れた複数のカートリッジ容器１６，１６’を順次保護釜に載置するが、そのうち乾留を終えたカートリッジ容器１６は冷却してから（ステップ５）本発明とは別ルートの炭化物加工システムＣに移すことで速やかに炭化物製造工程に着手するが、次の新しい被処理物を入れたカートリッジ容器１６’は保護釜１−Iが冷やさない時間内にクレーン等で載置して燃料の節約を図るようにする。

つぎに、上記乾留機１で生じた乾留ガスは、分留システムにおける第１の凝縮機２にて冷却し（ステップ６）、乾留ガスからの油分（廃タイヤ１トンに対する重量比約４０％〜５０％）を凝縮タンク３で貯蔵する（ステップ７）。また、上記第１の凝縮機２の乾留ガスの一部（冷却して油分にならないオフガス）は前記した安全器１４を経て乾留システムＡのガスバーナ１−IIIの熱源として使用する。凝縮油タンク３からは、油分の一定量ずつをポンプ（図示せず）で分留塔４に導入する（ステップ８）。分留塔に導入された塔底の油分は、再加熱器（リボイラ）５により加熱され、加熱された油分のうち沸点の高いもの（高沸油）は塔底に残り、沸点の低い（低沸油）非凝縮ガスは、塔内を上昇し、分留塔４の上部から非凝縮ガスとして第２の凝縮機６へ導いて冷却し（ステップ９）、そこで凝縮した凝縮油（低沸油）は再び分留塔へ戻し（ステップ９’）、再加熱されると共に、戻す油分の一部を低沸油（前記１トン中の約３００kg）として低沸油タンク８に貯蔵する（ステップ１０）。一方、分留塔４の下部から油分を再加熱槽（リボイラ）５へ導いて加熱してから再度分留塔４へ戻すことで塔内で高沸油と低沸油の境目の再分化をしながらその一部は上記した分留塔４の上部から前記低沸油タンク８に行くが、大部分は高沸油（前記１トン中の約７００kg）となって高沸油タンク７で貯蔵される（ステップ１１）。
低沸油タンク８に貯蔵された低沸油は、タンクが一定量（満杯）になると前処理貯留タンク９に送られ（ステップ１１）、後述の高沸油と同様の処理工程を経て貯蔵タンク１３に貯蔵（ステップ１６）され、乾留機１とリボイラ５の加熱用熱源として使用される。また、凝縮再生された大部分の高沸油は、高沸油タンク７に貯蔵された後、適時に、一定量を前処理貯油タンク９に油送（ステップ１２）する。前処理貯油タンクでは油温等を調整（油質を改質する）のうえ、遠心分離機１０で水分等（油質の改質に使用した添加物を含む）と油分を分離してから（ステップ１３）、冷却機１１で冷却し（ステップ１４）、それから地下貯蔵タンク１２へ重質油を（ステップ１５）貯蔵する。

一方、初めに述べた複数のカートリッジ容器のうちの一つ１６は保護釜１−Iに載置（セット）してバーナ１−IIIで加熱するが、乾留した後は冷却して（ステップ５）、炭化物加工システムＣへ移す。
炭化物加工システムＣの構造を示す概略図を図２で示す。
２０はカートリッジ容器１６内に溜まった炭化物を入れる反転機、１９は反転機２０を回転させて前記固形物を入れるホッパー、２３は前記固形物を上下ローラで圧砕する破砕機、２４は圧砕した固形の炭化物から出る鉄線などの鉄分を磁石で選別する磁選機、２１は前記鉄と後述する選別機から鉄を選んで排出するスチール収納函、２５は圧砕した活性炭を篩い分ける篩機、２６は篩い分け後の炭化物から再度鉄分を選り分ける選別機、２７は上下に遠隔操作によって開閉して次のロータリーキルンに所定量毎に収蔵２２及び排出するようにしたダンパー２２，２２'を有する貯留機、２８はモータと減速機（図示せず）で回転するロータ２８'を有するロータリーキルン、２９はスクリュー式水冷の冷却器、３０は活性炭収納函、３２は凝縮機、３４は凝縮油貯蔵函、３３は凝縮機からロータリーキルン２８のロータ２８'を外から加熱するためのバーナ３５へ送付する、オフガスの圧力を制御する安全器、そしてロータリーキルンの下部側面には、凝縮機３２からのオフガスを用いるバーナ３５，バーナ３６の火煙の排気煙突である。

上記構成からなる炭化物加工システムにおける炭化物の製造方法のフローチャートを図３により以下に説明する。
＜準備作業＞
(1) 事前にスクリュー式冷却器２９に通水し、安全器３３の水量を確認し、図示していない全体の配電路に通電して異常の有無を確認する。
(2) 焼成機としてのロータリーキルン２８のバーナ３５，３６を点火してキルンの内部温度を６００℃〜９００℃ぐらいに昇温・加熱する。
＜本作用＞
(3) カートリッジ容器１−Iにある炭化物を反転機２０からホッパー１９へ投入し、その下部にある破砕機２３により平均粒径５m/m〜７m/m程度に粗く解砕され、磁選機２４に送られる。
(4) 磁選機２４で選別された炭化物は篩機２５で粒径５m/m〜７m/m以下に選別し、その中のスチールはスチール収納函２１に排出する。
(5) 上記のように、篩機２５で選別された炭化物は選別機２６に送り、図２の点線で示すようにスチールをスチール函へ落とし、粒径の大きいものは破砕機に戻す。
(6) 選別機２６からは、手前のダンパー２２を開いてコンベア等で炭化物を貯留機２７に送る。
(7) 貯留機２７で貯留された炭化物は、図示していない定量フィーダーで順次ロータリーキルン２８に送り出す。
(8) ロータリーキルン２８の炭化物は、キルンの外部よりバーナ３５，３６で４５〜６０分間均一に焼成され、ダンパー２９’を開いて水冷式のコンベア冷却器２９へ搬送される。
(9) 冷却された炭化物は、活性炭として収納缶３０に収納する。
(10)なお、乾留イステムで生成された乾留ガスは、前記凝縮機３２に排出され、冷却して高沸油として再生されて凝縮油貯蔵函３４に貯蔵されるが、凝縮されないオフガスは安全器３３を経てもう一度バーナ３５の熱源となる。

本発明は、乾留システムだけでなく、分留システムをも用い、廃タイヤ等の産業廃棄物の被処理物からの凝縮油を、さらに高沸油と低沸油に分け、それぞれを高沸油タンクと低沸油タンクに貯蔵し、これらを本システムの燃料にすると共に、他の燃料として高沸油と低沸油を再利用可能にした。

本発明の乾留システムＡと分留システムＢの概略工程説明図である。 本発明と併せて利用する炭化物加工システムＣの概略説明図である。 乾留システム、分留システム及び炭化物加工システムのフローチャート図である。

符号の説明

１ 乾留機
１６，１６' カートリツジ容器
２ 第１の凝縮機
３ 凝縮油タンク
４ 分留塔
５ 再加熱槽
６ 第２の凝縮機
７ 高沸油タンク
８ 低沸油タンク
９ 前処理貯油タンク
１０ 遠心分離機
１１ 冷却機
１２ 地下貯蔵タンク
１３ 貯蔵タンク

Claims (3)

1. 廃タイヤまたは廃プラスチック等の被処理物を密封した容器を加熱し、前記被処理物の熱分解により高温の乾留ガスを発生させる乾留機と、該乾留機から導いた乾留ガスを凝縮液化する凝縮機とを含むシステムにおいて、
   前記凝縮機で得られた凝縮油を分留塔で分留して高沸油と低沸油に分け、それぞれを高沸油タンクと低沸油タンクに貯蔵するようにしたことを特徴とする高分子廃棄物からの油分離システム。
2. 前記乾留機の被処理物を密封した容器を複数個のカートリッジ容器とし、該容器を前記乾留機の保護釜に交換可能に載置することにより、被処理物を準連続的に加熱できるようにした請求項１に記載の高分子廃棄物からの油分離システム。
3. 前記分留塔と高沸油タンク間には、高沸点の高沸油を昇温して前記分留塔へ循環する再加熱槽を設置することで、高沸油の純度を高めるようにした請求項１又は２に記載の高分子廃棄物からの油分離システム。

Images