JP2010059329A - 油化システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 合成樹脂を加熱して溶解させる溶解炉1と、該溶解炉1で溶解された合成樹脂をカンタル合金材で形成された第1電熱ヒータ部23により加熱して第1の気化ガスを発生させる第1気化炉3Aと、第1の気化ガスを冷却して液状の第1の油を生成する第1コンデンサ6Aと、第1の油をカンタル合金材で形成された第2電熱ヒータ部43により加熱して第2の気化ガスを発生させる第2気化炉3Bと、第2の気化ガスを冷却して液状の第2の油を生成する第2コンデンサ6Bと、を備えている。
【選択図】 図1
Description
従来の特許文献1に記載の油化プラントでは、合成樹脂(プラスチック)を加熱する電熱ヒータとしてニクロムヒータを用いているが、ニクロムヒータにより外部から加熱して合成樹脂を気化ガスとするためには、ニクロムヒータを650℃程度まで加熱して内部を450℃程度にする必要がある。しかしながら、ニクロムヒータは、通常500℃〜600℃の温度範囲内で使用されるため、600℃を越える650℃での使用は、ニクロム線が早期に劣化してしまいヒータ寿命が短いため、実際には実用に耐えられないという不都合があった。特に、連続運転を行うとニクロムヒータの劣化に起因する加熱不足によって炉内温度が400℃以下にまで低下してしまい、十分にガス化できないという問題があった。
また、ガス化の際に高温加熱を行うために、加熱手段としてバーナーを採用することも考えられるが、この場合、生産設備が大型化して大型プラントが必要になり、油化システム又は油化装置として小型化を図ることが困難であると共に、バーナー用燃料が必要になって生産コストが悪いという不都合があった。
また、ガス化のための加熱手段として燃料が必要なバーナーを使用せずに、カンタル合金材による第1電熱ヒータ部及び第2電熱ヒータ部を採用することで、電力だけでガス化に十分な高温加熱が可能であると共に、システム又は装置の小型化及び低生産コスト化を図ることができる。
さらに、本発明の油化システムでは、第2気化炉においてカンタル合金材で形成された第2電熱ヒータ部により第1の油を加熱して第2の気化ガスを発生させ、これを第2油化器で冷却して第2の油にするので、例えばロウ状物質が含まれるA重油相当であった第1の油をロウ状物質のほとんど無い軽油相当の第2の油に精製することができる。
すなわち、本発明の油化システムによれば、第1電熱ヒータ部及び第2電熱ヒータ部がフェライト系抵抗合金であるカンタル合金材で形成されているので、従来のニクロムヒータに比べて連続運転でも高温使用が可能であり、高い耐久性を有している。したがって、長期にわたって高温のヒータ加熱が可能であり、合成樹脂の効率的な加熱が可能であると共に、交換頻度の低減による部品コストの低減を図ることができる。
また、燃料が必要なバーナーを使用せずに、カンタル合金材による第1電熱ヒータ部及び第2電熱ヒータ部を採用することで、電力だけでガス化に十分な高温加熱が可能であると共に、システム又は装置の小型化及び低生産コスト化を図ることができる。
さらに、本発明の油化システムによれば、カンタル合金材の第2電熱ヒータ部を有する第2気化炉で第1の油を再度ガス化して、これ油化するので、例えばロウ状物質が含まれるA重油相当であった第1の油を、ロウ状物質のほとんど無い軽油相当の油に精製することができる。
このように、本発明では、カンタル合金ヒータによる二度の高温ガス化処理と液化処理とによって、廃プラスチック等の合成樹脂から燃料油として使用可能な軽油相当の油を、高効率かつ低コストで製造することができる。
上記材料供給部2は、材料の合成樹脂を貯留するホッパー部9と、該ホッパー部9の下部と溶解炉1の上部とを接続する投入管10と、合成樹脂を所定量に小分けして所定時間間隔で投入する投入制御機構11と、溶解炉1の下部から溶解炉1内のオフガスを吸引するオフガス用ブロア12と、を備えている。
上記気化促進部20Bは、断面U字状のU字筒構造とされ、液面が広く設定されて気化面積を多く取ることによって気化効率を上げる構造が採用されている。
上記第2電熱ヒータ部43は、第1電熱ヒータ部23と同様に、筒状炉体40の外周に設置されたセラミックス製のヒータホルダー中に組み込んだカンタル合金材で形成された複数の電熱ヒータである。これら第2電熱ヒータ部43は、筒状炉体40の延在方向に複数に分割されて設置されている。これら第2電熱ヒータ部43によって筒状炉体40内の第1の油が気化される温度まで加熱される。なお、第1の油をガス化する第2気化炉3Bは、溶解した合成樹脂をガス化するための第1気化炉3Aよりも小型でよい。
上記溶解炉用モータ18及び気化炉用モータ22は、溶解された合成樹脂の粘度に応じて2倍から3倍の負荷が加わるため、これに耐えるトルク制御用ベクトルドライバーを有したインバータ制御ギアードモータである。
また、上記第2触媒炉5Bは、触媒材4への負荷を低減するために第2気化炉3Bの筒状炉体40の上部に接続されており、鋼管内に触媒材4が収納されて第2気化炉3Bから導入された第2の気化ガスが触媒材4間を流通可能になっている。
上記触媒材4としては、例えば人工ゼオライトや活性アルミ等が採用されている。
また、上記第2コンデンサ6Bは、第2触媒炉5Bに接続され、第2触媒炉5Bを介して送られた第2の気化ガスを空冷用冷却装置7からの冷気と熱交換させて冷却する空冷式熱交換器である。
また、オイルタンク8の上部には、タンク内部の空気を吸引するタンク用ブロア29が接続されている。このタンク用ブロア29は、インバータ制御されて最適な吸引速度に制御されている。
さらに、第2気化炉3Bにおいてカンタル合金材で形成された第2電熱ヒータ部43により第1の油を加熱して第2の気化ガスを発生させ、これを第2コンデンサ6Bで冷却して第2の油にするので、例えばロウ状物質が含まれるA重油相当であった第1の油をロウ状物質のほとんど無い軽油相当の第2の油に精製することができる。
さらに、第1触媒炉5A及び第2触媒炉5Bが、触媒材4を加熱する触媒炉電熱ヒータ部24を備えているので、触媒炉電熱ヒータ部24により高い触媒作用が得られる温度にまで触媒を加熱することで、高い触媒効果を得ることができる。
また、溶解炉1の下部から溶解炉1内のガスを吸引するオフガス用ブロア12を備えているので、合成樹脂を下方に吸引して溶解炉1内への導入を促進することができる。特に、軽い合成樹脂材料を投入する際には、有効である。
すなわち、原料として3P(ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン)の廃棄プラスチックを本油化システムのホッパー部9に投入し、溶解炉1、第1気化炉3A、第1触媒炉5A、第1コンデンサ6A、第2気化炉3B、第2触媒炉5B及び第2コンデンサ6Bをこの順序で経て、オイルタンク8に送られた第2の油について、油化成分分析を行った。また、比較として、第1コンデンサ6Aで得た第1の油についても、同様に油化成分分析を行った。
また、第2の油を、実際にディーゼルエンジン搭載の市販車に燃料として使用したところ、市販の軽油同様に、ディーゼルエンジンが駆動でき、200km以上の走行を行っても何ら支障がなかった。
また、溶解炉電熱ヒータ部及び第1電熱ヒータ部は、合成樹脂の搬送方向に沿って複数分割されて溶解炉及び第1気化炉に設けられるが、分割数や設置範囲は、第1気化炉及び溶解炉のサイズ等に応じて設定される。また、第2気化炉についても第2電熱ヒータ部の分割数や設置範囲は、炉のサイズ等に応じて設定される。
Claims (9)
- 合成樹脂を加熱して溶解させる溶解炉と、
該溶解炉で溶解された合成樹脂をカンタル合金材で形成された第1電熱ヒータ部により加熱して第1の気化ガスを発生させる第1気化炉と、
前記第1の気化ガスを冷却して液状の第1の油を生成する第1油化器と、
前記第1の油をカンタル合金材で形成された第2電熱ヒータ部により加熱して第2の気化ガスを発生させる第2気化炉と、
前記第2の気化ガスを冷却して液状の第2の油を生成する第2油化器と、を備えていることを特徴とする油化システム。 - 請求項1に記載の油化システムであって、
前記第1電熱ヒータ部及び前記第2電熱ヒータ部が、炉内を450℃以上に保持して加熱することを特徴とする油化システム。 - 請求項1又は2に記載の油化システムであって、
前記第1の気化ガスを液化可能なガスへ変質させる触媒材に接触させる第1触媒炉と、
前記第2の気化ガスを液化可能なガスへ変質させる触媒材に接触させる第2触媒炉と、を備え、
前記第1触媒炉及び前記第2触媒炉が、前記触媒材を加熱する触媒加熱機構を備えていることを特徴とする油化システム。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の油化システムであって、
空気を冷却して冷気を発生させる空冷用冷却装置を備え、
前記第1油化器及び前記第2油化器が、前記第1の気化ガス又は前記第2の気化ガスを前記空冷用冷却装置からの前記冷気と熱交換させて冷却する空冷式熱交換器であることを特徴とする油化システム。 - 請求項4に記載の油化システムであって、
前記空冷用冷却装置からの前記冷気を前記溶解炉、前記第1の気化炉及び前記第2の気化炉の少なくとも一つの駆動機構における発熱部に送る駆動部用冷却配管を備えていることを特徴とする油化システム。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の油化システムであって、
前記第2油化器の下部に接続され発生した液状の第2の油を回収するオイルタンクと、
前記オイルタンクの上部に接続され内部の空気を吸引するタンク用ブロアと、を備えていることを特徴とする油化システム。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の油化システムであって、
前記溶解炉に合成樹脂を投入する材料供給部を備え、
該材料供給部が、合成樹脂を所定量に小分けして所定時間間隔で投入する投入制御機構を備えていることを特徴とする油化システム。 - 請求項7に記載の油化システムであって、
前記材料供給部が、合成樹脂を貯留するホッパー部と、
該ホッパー部の下部と前記溶解炉の上部とを接続する投入管と、を備え、
前記投入制御機構が、前記ホッパー部の下部と前記投入管との間に水平軸中心に回転可能に支持された複数枚の羽根部を有する回転羽根状弁と、
該回転羽根状弁を回転駆動する羽根状弁用モータと、を備えていることを特徴とする油化システム。 - 請求項7又は8に記載の油化システムであって、
前記材料供給部が、溶解炉の上部に合成樹脂を投入可能とされ、
前記溶解炉の下部から前記溶解炉内のガスを吸引するオフガス用ブロアを備えていることを特徴とする油化システム。
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