JP2011105925A - 混在廃プラスチック処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混在廃プラスチック熱分解装置への原料供給時に空気の侵入を防止させ、分解時に発生する塩化水素の処理とテレフタル酸による機器配管等の閉塞を防止しての油と低含有塩素量の残渣物の製造は可能か。
【解決手段】密封容器に処理物を仮受けして脱空気手段を用いた後、傾斜一次熱分解装置から円筒槽状二次熱分解装置の残渣物排出口を水シールし、分解ガスは段塔、充填塔を介して多重管を内蔵させたテレフタル酸除去装置でテレフタル酸を除去させ、全熱塔とノックアウトドラムとシールドラムを介して大気に放出させる。
【選択図】図１

Description

本発明は混在廃プラスチックを原料として熱分解により脱塩させた脱塩処理と電磁誘導による熱源でもって分解させた油蒸気を段塔と充填塔に通して凝縮により油化させ、またテレフタル酸を晶析により除去させる装置に関する。

様々な廃プラスチックが混在しているものやプラスチックではなく材質の違った木片、紙、金属、陶器、ガラス以外にも医療廃棄物等の中にもプラスチック部分が含まれているものもあり、混在した内容には塩化物も選別不能で小片またはチューブ等の形状で混在しているためこれらの処理は主として埋立て処分をされていた。

これらの廃プラスチックを油化させようと挑戦した多くの企業が今日までにあり、先行技術として公開されてきた。
しかし大きな課題があり現在も困難に直面している。この内の第１の問題は処理物を溶融・熱分解させるために多くのエネルギーを必要とするため油化させる費用が安価でない。処理費用が高価となる問題があった。

第２の問題は危険を伴わずに処理物を適宜断続または連続的に熱分解槽に供給させることである。
連続供給または回数を重ねて供給を継続すると分解槽入口が分解熱の伝熱により加熱され、供給物であるフラフ状の軟質プラスチックが付着して分解槽への供給が困難になると共に供給する処理物と同伴する空気の侵入を生じる。
分解槽内温度の上昇と共にフラフ状原料が分解して液化およびガス化し、侵入空気との混合により発火や小爆発等の問題が起きている。

原料供給装置では供給時に大気と分解槽内とが連通状態になると槽内圧力の上昇によって混在廃プラスチックが排出する塩化水素ガスが大気中に噴出する問題があった。原料の溶融温度の違い、形状、大きさ、硬質物と軟質物等の違いにより連続供給が困難だという理由でバッチ式での小規模の設備しか可能でなかった。

第３の問題は脱塩が固体のものを加熱して分解させて脱塩させるという方法しか無いが、脱塩時にプラスチック自体も熱分解を起こすため油蒸気と塩化物による気化ガスが近似温度領域で混合ガス化する問題が大きい。
発生する塩化水素ガスを水に吸収させるには水量が多く必要となる。

第４の問題は混在するが故にフタル酸を原料として作られたペットボトル等が混入していることである。
上記原料の熱分解によりフタル酸が発生し、高温状態に於いては昇華しないが晶析操作によりテレフタル酸結晶物が装置の一部に析出し、配管等に閉塞が発生して連続操業に影響が起きる。
テレフタル酸の発生と共に起こる問題として、処理物の周囲に印刷され文字書きされた塗料が突沸物となって付着して堆積する問題がある。

そこでこれらの改善策としてまず廃プラスチックを破砕した処理物の供給時に同伴する空気を追い出す室を設け、また分解内圧を極力最小とする。
分解エネルギーの削減手段としては電磁誘導コイルによる加熱を用いるが、従来の技術は分解槽外周を化石燃料で加熱する方法が用いられていた。

特に大きな問題点は固体に含まれる塩化物や混在した塩化物を熱分解させて気化およびガス化させたものは、油蒸気と塩化水素の２成分系気相になるため分離または中和させる必要があった。
これらの気相は分解温度領域が同じか近い領域であり、また図４のように高温で塩化水素が気化する。

本発明はこれらの４項目の課題を解決させる手段として熱分解時に発生する塩化水素ガスと油蒸気を共に段塔に導入させ、塔頂より充填塔にガスを導いて反応させて塩化水素ガスを中和またはその酸化能力を減少させる。
特開２０００−１２９０３１号公報 特開２００５−１４４７６８号公報 カタログ 島田理化工業株式会社

解決しようとする問題点は４項ある。混在廃プラスチックの形状、材質、軟質・硬質を問わず供給可能で供給時に空気を分解槽内に持ち込まないか。

高温にて熱分解させた塩化水素と油蒸気の２成分系気相を分離か中和、または酸化能力を減衰させることは可能か。

混在廃プラスチックを分解させた気相に含まれるフタル酸のガス成分が昇華することにより発生する結晶体と異物を除去させることは可能か。

分解槽を加熱するに当って従来に於いて分解槽内への加熱は、槽外周を加熱することで分解槽壁を通して槽内に伝熱させていてエネルギーを多く消費していたが省エネは可能か。以上４項目を解決することは可能か。

本発明の解決の１項目は重箱を３段重ねた状態の密室に個々の連通口を設け、その連通口を開放閉塞させる平板によって３段重ねの密室にして内部の空気を排除する。
解決の２項は廃プラスチックより発生する温度領域が近い塩化水素を含む２成分系気相を段塔に通し、充填塔内の反応材により塩化水素ガスの中和または酸化効力の減衰を図る。
解決３項はフタル酸を原料とした製品や印刷・着色等から発生して邪魔をする結晶を析出及び堆積を促進させた後除去させる。
解決する４項は電磁誘導を用いて分解槽内壁が赤熱する熱を利用するため処理物を絶えず内壁に擦り付ける撹拌翼で廃プラスチックを溶融させ分解させる。

本発明の混在廃プラスチック処理装置は化石燃料を使用した処理方法よりも省エネであり、処理物の分解機供給時の同伴空気を遮断させることで危害予防となる。
また混在しているがゆえに分別不可能な処理物より、装置を不都合にさせるテレフタル酸及び突沸物等の除去に効果がある。

この混在した廃プラスチックの最大の障害は分解時に発生する塩化水素ガスの処理である。
油相と塩化水素ガスの分離は、熱分解時の完全脱塩温度は４２０℃であるがそれよりも低温で熱分解させて充填塔にガスを導き、充填物と反応させて採油中の塩素濃度の低減または能力の消滅を図る。

図１は本発明の１実施例の系統図であり混在廃プラスチックを前もって破砕し、選別は不要の状態で処理物ホッパー１．に供給する。
処理物ホッパー内部に設けた材料送り用のパドルスクリュー２２．によりロータリーバルブ２．に送り込む。
ロータリーバルブの動きは当方出願のロータリーバルブに明細が公開されているので省略します。

ロータリーバルブでもって処理物と同伴する空気を排除してのち、一次熱分解させる傾斜熱分解機３．に供給させる。熱分解機胴体外周に巻かれた電磁誘導コイル３Ａ．により分解機胴内壁が加熱され、分解機内蔵の撹拌機により処理物が胴内壁に擦り付けられて溶融し分解する。
分解温度は３５０℃前後で行う。

一次分解機に処理物を供給時添加物ホッパー８．より分解機川上に添加物を供給して処理物と接触混合させ、溶融状態の塩化物に反応させて排ガスを段塔９．に導き、気相内の一部が凝縮して油槽２３．に液滴する。
段塔内のトレーは異物を除去する。

塩化水素ガスは段塔の塔頂より充填塔１０．に導いて放出し、充填物により酸化促進と中和させた後フタル酸除去装置１１．に導く。フタル酸除去装置の機能は当方特許出願を参照下さい。説明は省略する。

フタル酸除去装置に於いて晶析操作により結晶物を除去させてガス温度を２５０℃程度に降下させ、更に熱交換器と２重管により３５℃程度までガス温度を下げて水封安全器とスクラバーを兼ねた脱塩水槽１４．内の水中をくぐらせる。
水に吸収された塩化水素は水槽底部に設けたブーツより適宜引き抜く。

熱分解により発生するガス圧力では不足のため水槽１６．内のエジェクターポンプ１５．により大気圧より少し低めの負圧で吸引する。
一次熱分解系統も二次熱分解系統もガスの動きは同じである。

一次分解による溶融物は二次熱分解機４．に流入させ、分解機底部に排出口を設けて排出バルブの間欠操作により残渣物を下部に設置した水槽６．に送り、水中にエプロンコンベヤ５．を設けて水中に浸漬させたシールパイプ２６．先端より水中に浸漬したエプロンに落下させて処理する。
排出バルブ開閉時の空気の侵入を防止するためパイプ先端を水中に突っ込む。

異物の混入した埋立てゴミと廃プラスチックより液体燃料と最後に残る残渣物を固形燃料として再生再利用を可能とした。
これらの対象物は一般廃プラスチックに異物の混合した物や殺菌後の医療廃棄物で、従来埋立て処分や炭化されていて残渣物の再利用がされていなかった物よりのエネルギー源としての再利用が可能である。

混在廃プラスチック処理装置の実施方法を示す系統構成図である。 混在廃プラスチック処理装置の実施方法を示した説明図である。 混在廃プラスチック処理装置の実施方法を示した説明図である。 混在廃プラスチックに含まれる塩化水素ガスの気化温度を示した図（愛媛県工業技術センター資料）である。

１ 処理物ホッパー
２ ロータリーバルブ
３ 傾斜熱分解機
３Ａ 電磁誘導コイル
４ 二次熱分解機
４Ａ 電磁誘導コイル
５ エプロンコンベヤ
６ 水槽
７ 残渣物入れ
８ 添加物ホッパー
９ 段塔
１０ 充填塔
１１ フタル酸除去装置
１２ ２重管熱交換器
１３ 熱交換器
１４ 脱塩水槽
１５ エジェクターポンプ
１６ 水槽
１７ バルブＧＭ
１８ 傾斜熱分解機ＧＭ
１９ 二次熱分解機ＧＭ
２０ フタル酸晶析操作筒
２１ 排油ブーツ
２２ パドルスクリュー
２３ 油槽
２４ 油槽
２５ 酸液
２６ シールパイプ

Claims (5)

1. 電磁誘導加熱を加熱手段とした熱分解装置を上下二段としてずらせて配置し、混在廃プラスチックを熱分解させ、脱塩装置と塩素ガス処理装置は充填塔内に内蔵した酸化促進手段を備え、段塔内は中和剤と気相を凝縮させる段塔トレーを有し、晶析操作による結晶物の除去装置と液液分離器とシールドラム水中にガスを浸漬させ、吸引ポンプで不生成ガスを水中に吐出させる機構の混在廃プラスチック油化装置。
2. 電磁誘導加熱コイルを缶体に巻きつけて傾斜させた一次熱分解機の上部に原料処理ホッパーとロータリーフィーダーを設け、ロータリーフィーダー内部は旋回可能な円板バルブに貫通口を設けてその上下をバルブ室とし、その間に分配室と室内に円板バルブを欠円させた貫通口撹拌翼を備え、貫通口が重なれば全て全通可能として円板のロータリーバルブを一次熱分解機と結合させた前記請求項１の混在廃プラスチック油化装置。
3. 熱分解装置及び凝縮塔及び充填塔と連通させた結晶物除去装置を多重管とし、さらに全熱塔と連通させた前記請求項１と２の混在廃プラスチック油化装置。
4. 一次熱分解機内に反応接触または接触酸化物を供給する機能を有し、一次熱分解機底部排出口と二次熱分解機底部排出口をシールパイプと連通させてシールパイプを水中に浸漬させた前記請求項１と２と３の混在廃プラスチック油化装置。
5. バルブ機能はバルブ開放時もバルブ閉塞時もバルブシートと円板とを常時当接させた前記請求項１と２と３と４の混在廃プラスチック油化装置。

Images