JP2010155944A - 廃プラスチックの油化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低い熱分解槽にて溶融、脱塩化水素、熱分解を行って、塩化ビニルを含む廃プラスチックを効率よく油化できるようにする。
【解決手段】 廃プラスチックを熱分解する横型の熱分解槽(10)と、熱分解槽の一側方に設けられ、投入原料に対して３〜５重量倍の溶融物と溶融物に対して３〜１５重量％の消石灰とが混合され、溶融され廃プラスチックの脱塩化水素を行う第１の溶融脱塩化水素槽(11)と、熱分解槽の一側方に設けられ、溶融された廃プラスチックの脱塩化水素を行う第２の溶融脱塩化水素槽(12)と、熱分解槽内に一側方から他側方及び他側方から一側方に延びて設けられ、熱分解槽の槽底油によって間接加熱されることによって廃プラスチックを第１、第２の溶融脱塩化水素槽の間で攪拌しながら移送する２本のスクリューコンベア(13,14)と、熱分解槽からの熱分解油ガスから熱分解油を得る蒸留塔(17,18,19)を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は廃プラスチックの油化装置に関し、特に低い熱分解槽にて溶融、脱塩化水素、熱分解を行って、塩化ビニルを含む廃プラスチックを効率よく油化できるようにした装置に関する。

塩化ビニルを含む混合廃プラスチックを熱分解によって油化する場合、破砕及び異物分別を含む前処理、溶融、脱塩化水素、熱分解及び改質蒸留の各工程を経て処理されるのが一般的である（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

また、混合廃プラスチックを熱分解する場合、各プラスチックの熱分解速度は温度によって異なり、特に塩化ビニル、ポリスチレン及びポリプロピレンはポリエチレンより低い温度で熱分解するが、混合廃プラスチック全体の処理速度を速くするために、分解に最も時間のかかるポリエチレンの熱分解速度に対応する温度に処理温度の設定を行っているのが実情である。

特開２００１−５５５８３号公報 特許第３０１８０２７号公報 特許第３９９８７７６号公報

しかし、従来の廃プラスチックの油化装置では縦型の熱分解槽を用いているので、十分な高さの建屋を必要とし、立地状況によっては装置を設置できないことがあった。

本発明はかかる問題点に鑑み、低い建屋であっても設置できるようにした廃プラスチックの油化装置を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る廃プラスチックの油化装置は、ポリ塩化ビニルを含む廃プラスチックを溶融・脱塩化水素処理した後、熱分解槽で熱分解し、熱分解油を得るようにした廃プラスチックの油化装置において、廃プラスチックを熱分解する一方、槽底に残渣の抜出し部が形成された横型の熱分解槽と、該熱分解槽の一側方に設けられ、破砕された廃プラスチックが投入され、溶融物が循環されて廃プラスチックを溶融し、投入された廃プラスチックに対して３〜５重量倍の溶融物と溶融物に対して３〜１５重量％、好ましくは５〜１０重量％の消石灰とが混合され、溶融された状態において脱塩化水素を行う第１の溶融脱塩化水素槽と、上記熱分解槽の一側方に設けられ、溶融された状態において脱塩化水素を行う第２の溶融脱塩化水素槽と、上記熱分解槽内に一側方から他側方及び他側方から一側方に延びて設けられ、上記熱分解槽の槽底油によって間接加熱されることによって廃プラスチックを上記第１、第２の溶融脱塩化水素槽の間で攪拌しながら移送する２本のスクリューコンベアと、上記熱分解槽からの熱分解ガスから熱分解油を得る蒸留塔を備えたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つは熱分解槽を横型とし、横型の熱分解槽内に２本のスクリューコンベアを横方向に延びて設け、このスクリューコンベアを熱分解槽の槽底油が間接加熱し、スクリューコンベア内で廃プラスチックを加熱攪拌しながら移送し、溶融した廃プラスチックを熱分解槽に投入して熱分解を行わせるようにした点にある。

これにより、熱分解槽が高くなることはなく、低い建屋であっても油化装置を設置でき、又横型の熱分解槽を採用しているので、スクリューコンベアの十分な伝熱面積を確保できる。

スクリューコンベアは原料を攪拌し移送できるタイプであるので、廃プラスチックに対して３〜５重量倍の溶融物を循環させ、それに溶融物に対して３〜１５重量％の消石灰を混合することによって９５％以上の高い脱塩化水素効率を得ることができる。

溶融熱分解に必要な熱は熱分解槽の槽底油を抜き出し、加熱管に通して熱分解開始温度まで昇温させる。加熱管内におけるコーキングを抑制するため、３重量％の飽和水蒸気と重質油を全量混合して加熱管に通し、４４０°Ｃまで昇温させる。管内コーキングは温和な加熱と高流速で対応することができる。

即ち、熱分解槽から抜き出された熱分解槽の槽底油を加熱管に通し、飽和水蒸気と混合するとともに加熱炉で４４０°Ｃに加熱し、この混合流体を熱分解槽内に吹き込んで槽内攪拌を行うとともに、槽底油を昇温させるのがよい。

また、熱媒は３５０°Ｃ以上で扱うと、劣化しやすく、しかも高価である。そこで、熱媒に代え、４２０°Ｃの熱分解油を使用することにより、効果的に加熱溶融ができる。しかも、熱分解槽内の熱分解油は攪拌状態にあるので、スクリューコンベア外面の汚れは少ない。

さらに、熱分解槽が釜式の場合には釜表面積によって処理量が決まってしまうが、本発明では加熱炉を設けて抜き出した槽底油を加熱するようにしているので、処理のスケールアップに容易に対応できる。

また、熱分解油を熱分解槽内で循環させ、残渣を濃縮させるために、熱分解槽内に仕切り板（邪魔板）を設ける。即ち、熱分解槽内を２枚以上の仕切り板によって３つ以上の区域に仕切り、３つ以上の区域を相互に連通させるのがよい。

分別可能なポリ塩化ビニルの複合品の廃プラスチックを処理する場合、予めポリ塩化ビニルを分離しておくのがよい。そこで、分別可能なポリ塩化ビニルの複合廃プラスチックに溶剤を加えてポリ塩化ビニルを溶解する横型の溶解スクリューコンベアと、ポリ塩化ビニルの溶液を他の廃プラプラスチックと分離する傾斜型の分離スクリューコンベアと、ポリ塩化ビニルが分離された廃プラスチックを乾燥させて溶剤と廃プラスチックとに分離する乾燥スクリューコンベアと、ポリ塩化ビニルの溶液に飽和蒸気を吹き込んで溶剤を蒸発させるとともに、飽和蒸気の凝縮水によってポリ塩化ビニルを析出させる横型の析出スクリューコンベアと、蒸発した溶剤を凝縮回収する冷却器を更に備え、分別可能なポリ塩化ビニルの複合廃プラスチックを連続処理し、得られた廃プラスチックが破砕されて第１の溶融脱塩化水素槽に投入されるように構成するのがよい。

また、ポリ塩化ビニルを溶解する溶剤はテトラヒドロフラン以外にも多数ある。溶解は溶剤が気化しない範囲で行い、ポリ塩化ビニルの析出は溶剤が蒸発し水が蒸発しない温度及び圧力を選定する。例えば、メチルブチルケトンは沸点１１８°Ｃであるので、加圧した状態で析出を行わせる必要がある。これらの溶剤を使用してスクリューコンベアで連続的に処理する点に特徴がある。

また、本発明に係る廃プラスチックの油化装置はパームやジャトロハのような水分を多く含むバイオマス原料を脱水・熱分解する場合にも活用することができる。即ち、２０〜４５重量％ある水分をスクリューコンベア内で加熱脱水し、脱水後に熱分解槽に張り込むことによって熱分解することができる。

即ち、本発明に係る廃棄物の油化装置は、廃プラスチック及び／又はバイオマス原料を投入原料として熱分解槽で熱分解し、熱分解油を得るようにした廃棄物の油化装置において、投入原料を熱分解する一方、槽底に残渣の抜出し部が形成された横型の熱分解槽と、該熱分解槽の一側方に設けられ、投入原料が投入され、溶融物が循環されて投入原料を加熱する第１の溶融槽と、上記熱分解槽の他側方に設けられ、溶融又は加熱された投入原料を受ける第２の溶融槽と、上記熱分解槽内に一側方から他側方及び他側方から一側方に延びて設けられ、上記熱分解槽の槽底油によって間接加熱されることによって投入原料を上記第１、第２の溶融槽の間で加熱・攪拌しながら移送する２本のスクリューコンベアと、上記熱分解槽からの熱分解ガスから熱分解油を得る蒸留塔を備えたことを特徴とする。

ところで、縦型の熱分解槽にスクリューコンベアを設けて設備を構築することが考えられるが、スクリューコンベアが何段も必要となり、複雑化する。これに対し、本発明では上述のように、横型の熱分解槽に設けたスクリューコンベアで投入原料の３〜５倍の溶融物を循環させることにより、熱効率を高め、しかも消石灰を投入することによって９５％以上の脱塩化水素率が達成でき、構造をシンプルに構築できる。また、未熱分解油を取り出して外部の加熱炉で加熱してスクリューコンベアに熱供給することによりコーキングを緩和できると同時に、スケールアップに容易に対応できる。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図４は本発明に係る廃プラスチックの油化装置の好ましい実施形態を示す。処理原料は一般廃棄物から廃プラスチックを分別収集したものであり、異物としては砂、小石、金属、木くず、熱硬化性樹脂、合成ゴム等が含まれている。この廃プラスチックは公知の前処理装置にて破袋、異物分離される。

熱分解槽１０は横型をなし、熱分解槽１０の一側方には第１の溶融脱塩化水素槽１１がレイアウトされ、他側方には第２の溶融脱塩化水素槽１２がレイアウトされている。第１の溶融脱塩化水素槽１１には破砕された廃プラスチックがスクリューコンベア１１Ａによって投入されるようになっている。

第２の溶融脱塩化水素槽１２には攪拌機１２Ａが設けられるとともに、原料供給スクリュー１５によって溶融された廃プラスチックが熱分解槽１０に供給されるようになっている。

また、熱分解槽１０には２つのスクリューコンベア１３、１４が横方向に延びて設けられ、２つのスクリューコンベア１３、１４の両端は第１、第２の溶融脱塩化水素槽１１、１２の槽内に連通され、モータによって駆動されて廃プラスチックを２つの槽１１、１２間で移送しながら溶融し攪拌し脱塩化水素を行うようになっている。

さらに、熱分解槽１０内は３枚（２枚以上であればよい）の仕切り板１０Ａによって４つ（３つ以上であればよい）の区域に仕切られ、各区域は熱分解槽１０の側壁と仕切り板１０Ａとの間の隙間によって相互に連通されるとともに、左側の区域には残渣の抜出し部１０Ｃが形成され、熱分解油を熱分解槽内で循環させ、熱分解槽１０内の残渣が抜出し部１０Ｃに濃縮するようになっている。

熱分解槽１０からの熱分解油ガスは重質油、中質油及び軽質油の蒸留塔１７、１８、１９に送られ、重質油、中質油及び軽質油が分留されるようになっている。

熱分解槽１０の槽底から抜き出された重質油は混合槽２２に送られ、蒸留塔１７からの重質油と混合され、ボイラー２１からの約３重量％の飽和水蒸気と混合され、加熱炉２０で４４０°Ｃまで昇温されて加熱管１６によって熱分解槽１０内に吹き込まれ、槽内油を攪拌するとともに４２０°Ｃまで昇温させるようになっている。

ポリ塩化ビニルを含む廃プラスチックを油化する場合、原料投入前に熱分解槽１０内の熱分解槽底油（分解重油）を約４２０°Ｃまで昇温させる。必要な熱源は槽底油を加熱炉２０によって４４０°Ｃまで昇温させることによって得る。

破砕した投入原料はスクリューコンベア１１Ａによって第１の溶融脱塩化水素槽１１内に投入されると、廃プラスチックの溶融物によって溶融される。溶融物の量が投入した廃プラスチックの３〜５重量倍ちなると、溶融物に対して３〜１５重量％の消石灰が投入され、溶融物と消石灰とが混合される。消石灰と混合された原料はスクリューコンベア１４、１３によって第２、第１の溶融脱塩化水素槽１２、１１の間を移送される。スクリューコンベア１３、１４は熱分解槽１０の槽底油によって間接加熱されており、原料はスクリューコンベア１３、１４を移送される間に溶融されるとともに、消石灰と混合攪拌されて脱塩化水素の処理が開始され、スクリューコンベア１３、１４で９５％以上の脱塩化水素率が達成される。

第１、第２の溶融脱塩化水素槽１１、１２ではスクリューコンベア１３、１４において未反応の塩化水素の脱塩化水素の処理が行われ、得られた塩化水素は系外に抜き出されて処理される。

また、第２の溶融脱塩化水素槽１２からは脱塩化水素された溶融原料が熱分解槽１０に投入され、熱分解が行われ、熱分解油ガスは槽頂から行き出されて蒸留塔１７に送られ、約３００°Ｃで蒸留されて重質油が抽出され、重質油は混合槽２２に送られる。

重質油蒸留後のガスは次の蒸留塔１８に送られ、約２２０°Ｃで中質油が抽出されるようになっている。

中質油蒸留後のガスは次の蒸留塔１９に送られ、約１５０°Ｃで軽質油が抽出され、こうして廃プラスチックの熱分解による油化が行われる。

また、熱分解槽１０の槽底からは重質油が抜き出されて混合槽２２に送られ、混合槽２２で蒸留塔１７からの重質油と混合され、更にボイラー２１からの約３重量％の飽和水蒸気と混合され、加熱炉２０で約４４０°Ｃまで昇温され、加熱管１６によって吹き込まれる。

図４は廃プラスチックが分別可能なポリ塩化ビニルの複合品の場合の前処理システムの１例である。本例ではポリ塩化ビニルの複合品が破砕され、横型の溶解スクリューコンベア３０の投入口３０Ａに投入され、投入口３０Ａには常温のテトラヒドロフラン（溶剤）が入れられており、ポリ塩化ビニルはテトラヒドロフランによって溶解され、残りの廃プラスチックは傾斜型の分離スクリューコンベア３６を搬送中にテトラヒドロフランによって洗浄され、横型の乾燥スクリューコンベア３１に送られ、加熱ヒータ３１Ａによって加熱され、乾燥される。この乾燥された廃プラスチックは第１の溶解脱塩化水素槽１１に投入され、熱分解され、油化される。他方、加熱されて蒸発したテトラヒドロフランは冷却器３２によって冷却されて溶剤槽３３に送られる。

分解スクリューコンベア３６から分離されたポリ塩化ビニルの溶液は析出スクリューコンベア３４に送られ、塩化ビニルを析出させるとともに溶剤を蒸発させるために入口部に低圧飽和蒸気を吹き込む。スクリューコンベア３４内の温度は溶剤の沸点より約２０°Ｃ高い状態に加熱すれば気化できる。テトラヒドロフランでは約８０°Ｃである。

蒸発されたテトラヒドロフランは冷却器３２で冷却されて溶剤槽３３に送られる。溶剤槽３３内のテトラヒドロフランは溶解スクリューコンベア３０及び投入口３０Ａに投入される。

溶解した塩化ビニルは蒸気の凝縮水に析出する。その後、傾斜したスクリューコンベア３５に送られ、ドレイン水が脱水され、加熱ヒータ３５Ａによって乾燥される。

なお、上記の例では廃プラスチックを熱分解する場合について説明したが、パームやジャトロハのような水分を多く含むバイオマス原料を脱水・熱分解する場合にも同様に適用できる。

その場合、横型の熱分解槽１０は、槽底に残渣の抜出し部が形成され、投入原料を熱分解する熱分解槽の機能を実現し、第１の溶融脱塩化水素槽１１は、熱分解槽の一側方に設けられ、原料が投入され、溶融物が循環されて原料を溶融する第１の溶融槽の機能を実行する。また、第２の溶融脱塩化水素槽１２は、熱分解槽の他側方に設けられ、溶融された状態の原料を受ける第２の溶融槽の機能を実行し、スクリューコンベア１３、１４は、熱分解槽内に一側方から他側方及び他側方から一側方に延びて設けられ、熱分解槽の槽底油によって間接加熱されることによって原料を第１、第２の溶融槽の間で溶融・攪拌しながら移送するスクリューコンベアの機能を実行する。さらに、蒸留塔１７、１８、１９は、熱分解槽からの熱分解油ガスから熱分解油を得る蒸留塔の機能を実行する。

本発明に係る廃プラスチックの油化装置の好ましい実施形態を模式的に示す図である。 上記実施形態における熱分解槽及び溶融脱塩化水素槽を示す概略平面構成図である。 上記熱分解槽を示す断面構成図である。 上記実施形態における前処理システムの１例を示す図である。

符号の説明

１０ 熱分解槽
１１ 第１の溶融脱塩化水素槽
１２ 第２の溶融脱塩化水素槽
１３、１４ スクリューコンベア
１７、１８、１９ 蒸留塔

Claims (5)

1. ポリ塩化ビニルを含む廃プラスチックを溶融・脱塩化水素処理した後、熱分解槽で熱分解し、熱分解油を得るようにした廃プラスチックの油化装置において、
   廃プラスチックを熱分解する一方、槽底に残渣の抜出し部(10C)が形成された横型の熱分解槽(10)と、
   該熱分解槽(10)の一側方に設けられ、破砕された廃プラスチックが投入され、溶融物が循環され、投入原料に対して３〜５重量倍の溶融物と溶融物に対して３〜１５重量％の消石灰とが混合され、溶融された状態において廃プラスチックの脱塩化水素を行う第１の溶融脱塩化水素槽(11)と、
   上記熱分解槽(10)の一側方に設けられ、溶融された状態において廃プラスチックの脱塩化水素を行う第２の溶融脱塩化水素槽(12)と、
   上記熱分解槽(10)内に一側方から他側方及び他側方から一側方に延びて設けられ、上記熱分解槽(10)の槽底油によって間接加熱されることによって廃プラスチックを上記第１、第２の溶融脱塩化水素槽(11,12)の間で攪拌しながら移送する２本のスクリューコンベア(13,14)と、
   上記熱分解槽(10)からの熱分解油ガスから熱分解油を得る蒸留塔(17,18,19)と、
   を備えたことを特徴とする廃プラスチックの油化装置。
2. 上記熱分解槽(10)から抜き出された上記熱分解槽(10)の槽底油を飽和水蒸気と混合するとともに４４０°Ｃに加熱する一方、該混合流体を上記熱分解槽(10)内に吹き込んで槽内攪拌を行うとともに熱分解槽(10)の槽底油を昇温させる加熱炉(20)を、更に備えた請求項１記載の廃プラスチックの油化装置。
3. 上記熱分解槽(10)内が仕切り板(10A)によって複数の区域に仕切られ、複数の区域が相互に連通されている請求項１記載の廃プラスチックの油化装置。
4. 分別可能なポリ塩化ビニルの複合廃プラスチックに溶剤を加えてポリ塩化ビニルを溶解する横型の溶解スクリューコンベア(30)と、
   ポリ塩化ビニルの溶液を他の廃プラプラスチックと分離する傾斜型の分離スクリューコンベア(36)と、
   ポリ塩化ビニルが分離された廃プラスチックを乾燥させて溶剤と廃プラスチックとに分離する乾燥スクリューコンベア(31)と、
   ポリ塩化ビニルの溶液に飽和蒸気を吹き込んで溶剤を蒸発させるとともに、飽和蒸気の凝縮水によってポリ塩化ビニルを析出させる横型の析出スクリューコンベア(34)と、
   蒸発した溶剤を凝縮回収する冷却器(32)を更に備え、分別可能なポリ塩化ビニルの複合廃プラスチックを連続処理し、得られた廃プラスチックが上記第１の溶融脱塩化水素槽(11)に投入されるようになした請求項１記載の廃プラスチックの油化装置。
5. 廃プラスチック及び／又はバイオマス原料を投入原料として熱分解槽で熱分解し、熱分解油を得るようにした廃棄物の油化装置において、
   投入原料を熱分解する一方、槽底に残渣の抜出し部が形成された横型の熱分解槽と、
   該熱分解槽の一側方に設けられ、投入原料が投入され、溶融物が循環されて投入原料を加熱する第１の溶融槽と、
   上記熱分解槽の他側方に設けられ、溶融又は加熱された投入原料を受ける第２の溶融槽と、
   上記熱分解槽内に一側方から他側方及び他側方から一側方に延びて設けられ、上記熱分解槽の槽底油によって間接加熱されることによって投入原料を上記第１、第２の溶融槽の間で加熱・攪拌しながら移送する２本のスクリューコンベアと、
   上記熱分解槽からの熱分解油ガスから熱分解油を得る蒸留塔を備えたことを特徴とする廃棄物の油化装置。
   

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