JP2013103998A - Waste plastic catalytic cracking liquefaction apparatus and catalytic cracking liquefaction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、廃プラスチック接触分解油化装置及び接触分解油化方法に関するものであり、更に詳しくは使用済みの廃プラスチックの接触分解油化装置及びその接触分解油化方法において、油化装置の原料投入塔の原料プラスチックの投入時に、反応釜より伝わる高熱によって原料が落下する途中で溶解したり、原料投入塔の内壁面に付着することがなく、反応釜へのスムーズな原料供給が実現でき、また、原料投入塔の高さを伸ばして原料投入口からの反応釜までの距離を長く取る必要がなく、原料投入塔の高さを大幅に削減することが可能となり、更に油化装置の運転中に一定量の触媒分解用触媒及び残渣を触媒排出装置から排出し、かつ排出した量と同程度の量の触媒を充填用触媒タンクより補充することにより油化装置を停止することなく連続して使用することが可能となり、それにより、油化装置の高効率化と低コスト化を実現することを可能とする当該接触分解油化装置とその接触分解油化方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus and a catalytic cracking oil converting method, and more particularly, in a used waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus and a catalytic cracking oil converting method thereof, When the raw material plastic in the input tower is charged, the raw material is not melted in the middle of dropping due to high heat transmitted from the reaction kettle, and does not adhere to the inner wall of the raw material input tower, so that a smooth raw material supply to the reaction kettle can be realized. In addition, it is not necessary to extend the height of the raw material input tower to increase the distance from the raw material input port to the reaction kettle, which makes it possible to greatly reduce the height of the raw material input tower, and to operate the oil generator. A certain amount of catalyst decomposition catalyst and residue are discharged from the catalyst discharge device, and the amount of catalyst equivalent to the discharged amount is replenished from the filling catalyst tank to stop the oil generator. The present invention relates to a catalytic cracking oil making apparatus and a method for catalytic cracking oil making that can realize high efficiency and low cost of the oil making apparatus. .
本発明は、プラスチック、たとえばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の廃棄物である廃プラスチックや、塩素を含有する樹脂、たとえばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等が混入している塩素含有廃プラスチックを加熱分解する廃プラスチック接触分油化解装置及び接触分解油化方法に関する新技術・新製品を提供するものである。 The present invention relates to waste plastics such as plastics such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), and chlorine-containing resins such as polyvinyl chloride (PVC). We provide new technologies and new products related to waste plastic catalytic oil splitting and cracking equipment and catalytic cracking oil conversion method that thermally decomposes chlorine-containing waste plastics that are mixed with the above.
廃プラスチックについては、我が国だけで年間約１０００万ｔを上回る使用済みプラスチックが、産業廃棄物や一般廃棄物として廃棄されている。現在、廃プラスチックの約５５％程度がリユースないしリサイクルされているが、その殆どは発電の熱源等として利用されている。一方、未利用の廃プラスチックは、埋立て処理や焼却処理されているが、埋立てや焼却による処理には限りがある。 Regarding waste plastics, used plastics exceeding about 10 million tons per year in Japan alone are disposed of as industrial waste and general waste. Currently, about 55% of waste plastic is reused or recycled, but most of it is used as a heat source for power generation. On the other hand, unused waste plastics are landfilled or incinerated, but there are limits to the processes by landfill or incineration.
そこで、従来、廃プラスチックを熱分解処理して燃料油等に転換するために、廃プラスチックを熱分解することが試みられている。先行技術として、得られた分解ガスは燃料油に転換して、ガソリン、灯油、軽油、重油等として利用したり、熱分解によって得られた油分を化学製品を得るための原料として利用したりするために、廃プラスチックを熱分解処理して燃料油や油分を得る種々の技術が報告されている。 Therefore, conventionally, it has been attempted to thermally decompose waste plastic in order to thermally decompose the waste plastic to convert it into fuel oil or the like. As a prior art, the obtained cracked gas is converted into fuel oil and used as gasoline, kerosene, light oil, heavy oil, etc., or the oil obtained by pyrolysis is used as a raw material for obtaining chemical products Therefore, various techniques for obtaining fuel oil and oil components by pyrolyzing waste plastic have been reported.
たとえば、先行技術として、塩化ビニルや、その他の塩素を含む廃プラスチックの熱分解方法に関して、廃プラスチックに高温の砂や中和剤を添加し、加熱して塩素を分離させ（第１の加熱分解工程）、更に高温に加熱して熱分解させ（第２の加熱分解工程）、これらの工程で生成した熱分解残渣を燃焼させる（燃焼工程）、各工程から成る廃プラスチックの熱分解方法が提案されている（特許文献１）。 For example, as a prior art, regarding the thermal decomposition method of waste plastic containing vinyl chloride or other chlorine, high temperature sand or neutralizing agent is added to the waste plastic and heated to separate chlorine (first thermal decomposition) Process), heat decomposition to a higher temperature (second heat decomposition process), and the pyrolysis residue generated in these processes is combusted (combustion process). (Patent Document 1).
また、他の先行技術として、たとえば反応器内で３５０〜５００℃の温度域に加熱された熱媒体のＦＣＣ触媒と粒粉状のＣａ化合物や粒粉状の鉄化合物の混合物中に、廃プラスチックを原料として投入し、これらの混合物を混合、撹拌して前記廃プラスチックにＦＣＣ触媒をまぶして当該ＦＣＣ触媒に接触した廃プラスチックを分解、ガス化させる方法（特許文献２、３）、が提案されている。 As another prior art, for example, in a mixture of an FCC catalyst of a heat medium heated to a temperature range of 350 to 500 ° C. in a reactor and a granular Ca compound or granular iron compound, waste plastic As a raw material, and a mixture and agitation of these mixtures, and an FCC catalyst is applied to the waste plastic to decompose and gasify the waste plastic in contact with the FCC catalyst (Patent Documents 2 and 3). ing.
しかしながら、上記先行技術は、以下のような課題を有していた。
（１）廃プラスチックを接触分解する熱分解油化装置の原料投入塔へ原料プラスチックを投入する際に、反応器より伝わる高熱によって原料プラスチックが落下する途中で溶解したり、原料投入塔の内壁面に付着することが原因して、反応器へのスムーズな原料供給ができない事態を招く場合が多々あり、その解決が課題となっていた。
（２）そのため、従来の装置では、原料投入塔の高さを伸ばして原料投入口から反応器までの距離を長く取る必要があり、それが原因して、装置の大型化と高コスト化を余儀なくされるという問題があり、その解決が課題となっていた。
（３）更に原料投入塔の高さを伸ばして原料投入口から反応器までの距離を長く取ったとしても、上述の（１）の課題を解決することは十分ではなく、更なる改善が要請されていた。
However, the above prior art has the following problems.
(1) When the raw material plastic is introduced into the raw material input tower of the thermal cracking and oil converting unit for catalytic cracking of the waste plastic, it melts in the middle of the dropping of the raw material plastic due to the high heat transmitted from the reactor, In many cases, the raw material cannot be smoothly supplied to the reactor due to the adhesion to the reactor.
(2) Therefore, in the conventional apparatus, it is necessary to increase the height of the raw material input tower and increase the distance from the raw material input port to the reactor, which increases the size and cost of the apparatus. There was a problem that was forced, and the solution was a problem.
(3) Even if the height of the raw material input tower is further extended to increase the distance from the raw material input port to the reactor, it is not sufficient to solve the above-mentioned problem (1), and further improvement is required. It had been.
そこで、本発明者らは、上記従来技術の課題を解決することを目標として、廃プラスチックを接触分解する接触分解油化装置の原料投入塔への原料の廃プラスチックの投入時に、反応釜より伝わる高熱によって原料が落下する途中で溶解したり、原料投入塔の内壁面に付着したりすることがなく、簡便な手段及びプロセスで、高効率かつ高収率で油分を回収することを実現できる廃プラスチックの接触分解油化装置及びその接触分解油化方法を開発し、既に特許出願している（特願２０１１−０４１００８号）。 Therefore, the present inventors are transmitted from the reaction kettle at the time of charging the waste plastic as the raw material into the raw material charging tower of the catalytic cracking oil converting apparatus for catalytic cracking of the waste plastic with the goal of solving the above-mentioned problems of the prior art. Waste that can recover oil with high efficiency and high yield by simple means and process without melting or adhering to the inner wall of the raw material input tower due to high heat. A plastic catalytic cracking oil converting apparatus and a catalytic cracking oil converting method have been developed and a patent application has already been filed (Japanese Patent Application No. 2011-041008).
しかるに、この種の接触分解油化装置に使用する触媒は、ある一定量の原料を処理すると効力が無くなり交換しなければならず、更に原料を処理する過程で、分解残渣が発生し、それを排出しなければならない。たとえば５ｋｇ／ｈ処理用試験装置で試験した結果、原料を処理する過程で発生する残渣や処理後の触媒量は、以下の表に示される通りであった。 However, the catalyst used in this type of catalytic cracking oil converting apparatus loses its effectiveness when a certain amount of raw material is processed, and must be replaced. Must be discharged. For example, as a result of testing with a 5 kg / h processing test apparatus, residues generated in the course of processing raw materials and the amount of catalyst after processing were as shown in the following table.
上記試験の結果から、好条件下での処理においても約５％の残渣が発生し、原料の質によっては５０％近い残渣が発生し、また、触媒の交換にあたっては、装置を停止して冷却を待って触媒交換作業を行うため、装置の再始動まで１〜２日間を要し、しかも新しい触媒の場合は、投入開始後の収率が極端に悪く、投入開始した後、約２時間程度経過した頃から収率は飛躍的に良くなるので、その間に触媒の投入開始から約２時間分はロスすることになる。 From the results of the above test, approximately 5% residue was generated even under treatment under favorable conditions, and nearly 50% residue was generated depending on the quality of the raw material. It takes 1 to 2 days to restart the equipment because the catalyst is replaced, and in the case of a new catalyst, the yield after starting the charging is extremely bad, and about 2 hours after starting the charging. Since the yield has improved dramatically since the time has passed, about 2 hours have been lost since the start of the catalyst charging.
本発明は、このような状況の中で、開発されたものであり、上述の廃プラスチック接触分解油化装置及びその接触分解方法において、該油化装置の運転中に一定量の触媒及び残渣を排出し、かつ排出した触媒の量と同程度の量の触媒を充填用触媒タンクより補充することを可能とする廃プラスチック接触分解油化装置及び接触分解方法を提供することを目的とするものである。更に、本発明は、上記油化装置の運転中に一定量の触媒及び残渣を触媒排出装置より排出し、それと合わせて、排出した量と同程度の量の触媒を充填用触媒タンクより補充することで装置を停止することなく連続して使用することを可能とする上記油化装置及び接触分解方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been developed in such a situation, and in the above-described waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus and the catalytic cracking method thereof, a certain amount of catalyst and residue are removed during operation of the oil converting apparatus. An object of the present invention is to provide a waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus and a catalytic cracking method capable of discharging and replenishing a catalyst equivalent to the amount of the discharged catalyst from a catalyst tank for filling. is there. Further, according to the present invention, a fixed amount of catalyst and residue are discharged from the catalyst discharge device during the operation of the oil making device, and together with this, an amount of catalyst equivalent to the discharged amount is replenished from the filling catalyst tank. Therefore, it is an object of the present invention to provide the above-described oil making apparatus and catalytic cracking method that can be used continuously without stopping the apparatus.
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）触媒としての熱媒体により接触分解反応を行う反応釜と、該反応釜を所定の温度域に加熱する加熱手段と、原料投入塔より投入された原料の廃プラスチックを混合、撹拌する撹拌手段と、分解ガスを冷却する冷却装置とを少なくとも備えた廃プラスチックの接触分解油化装置において、原料投入塔の原料投入口から反応釜までの原料の流路の途中の所定の位置に反応釜からの熱が原料投入塔に伝熱するのを遮断するための断熱板を備えた開閉自在の断熱ゲートと、上記油化装置の運転中に、少なくとも一定量の触媒及び反応残渣を排出するための触媒排出装置と、排出した量の触媒と同程度の量の触媒を補充するための充填用触媒タンクとを具備していることを特徴とする廃プラスチック接触分解油化装置。
（２）円筒状に形成された横型の反応釜又は船底形反応釜と、前記反応釜内の熱媒体及び原料プラスチックを所定の温度域に加熱する加熱手段と、前記熱媒体と原料の廃プラスチックとを混合、撹拌する撹拌手段と、前記反応釜の少なくとも一端側に形成された排出口と、液化した油分を貯留する油分貯留槽とを備えている、前記（１）に記載の廃プラスチック接触分解油化装置。
（３）触媒排出装置が、ダンパー、ロータリーバルブ、又はスクリューコンベアーを備えている、前記（１）に記載の廃プラスチック接触分解油化装置。
（４）充填用触媒タンク内の触媒を加温する加温手段を有する、前記（１）に記載の廃プラスチック接触分解油化装置。
（５）前記熱媒体が、ＦＣＣ触媒である、前記（１）又は（２）に記載の廃プラスチック接触分解油化装置。
（６）前記反応釜が、ロータリキルン型の反応釜である、前記（１）から（５）のいずれかに記載の廃プラスチック接触分解油化装置。
（７）前記（１）から（６）のいずれかの装置を使用して、反応釜内で廃プラスチックを接触分解油化する方法であって、原料投入塔の所定の位置に配設した断熱ゲートの断熱板を開いた状態で、廃プラスチックを原料として投入し、予め加熱した熱媒体上に落下させ、撹拌手段によって前記熱媒体中に前記廃プラスチックを混合し、前記廃プラスチックを前記熱媒体との接触面において接触分解させてガス化させ、分解ガスを冷却して、凝縮した油分を採取し、その間に、触媒排出装置により、少なくとも一定量の触媒を排出し、かつ排出した量と同程度の量の触媒を充填用触媒タンクより補充することにより、装置を停止することなく連続して運転することを特徴とする廃プラスチック接触分解油化方法。
（８）前記熱媒体として、ＦＣＣ触媒を使用し、適宜、粒粉状のＣａ化合物を混合する、前記（７）に記載の廃プラスチック接触分解油化方法。
（９）失活した前記ＦＣＣ触媒を、酸素雰囲気下、前記反応釜内で加熱して再生する、前記（８）に記載の廃プラスチック接触分解油化方法。
（１０）前記反応釜が、ロータリキルン型の反応釜であり、少なくとも廃プラスチックを連続的に投入し、分解し、ガス化させる、前記（７）から（９）のいずれかに記載の廃プラスチック接触分解油化方法。
（１１）前記ＦＣＣ触媒が、廃触媒である、前記（８）又は（９）に記載の廃プラスチック接触分解油化方法。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) Stirring that mixes and stirs a reaction kettle that performs a catalytic cracking reaction using a heat medium as a catalyst, a heating means that heats the reaction kettle to a predetermined temperature range, and a waste plastic material that is fed from a raw material charging tower. And a waste plastic catalytic cracking oil conversion device comprising at least a cooling device for cooling cracked gas, the reaction kettle at a predetermined position in the middle of the flow path of the raw material from the raw material charging port of the raw material charging tower to the reaction kettle An openable / closable heat insulating gate with a heat insulating plate for blocking heat from the heat transfer to the raw material input tower, and for discharging at least a certain amount of catalyst and reaction residue during the operation of the oil generator. A waste plastic catalytic cracking and oil converting apparatus comprising: a catalyst discharging apparatus of claim 1; and a filling catalyst tank for replenishing an amount of catalyst equivalent to that of the discharged catalyst.
(2) A horizontal reaction vessel or a bottom reaction vessel formed in a cylindrical shape, heating means for heating the heat medium and raw plastic in the reaction kettle to a predetermined temperature range, and waste heat plastic of the heat medium and raw material The waste plastic contact according to (1), comprising: a stirring means for mixing and stirring; a discharge port formed on at least one end of the reaction kettle; and an oil storage tank for storing liquefied oil. Decomposition oiling equipment.
(3) The waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus according to (1), wherein the catalyst discharging device includes a damper, a rotary valve, or a screw conveyor.
(4) The waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus according to (1), further including a heating means for heating the catalyst in the filling catalyst tank.
(5) The waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus according to (1) or (2), wherein the heat medium is an FCC catalyst.
(6) The waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the reaction kettle is a rotary kiln type reaction kettle.
(7) A method for catalytically cracking waste plastics in a reaction kettle using any one of the devices (1) to (6), wherein the heat insulation is disposed at a predetermined position of the raw material charging tower. With the heat insulating plate of the gate opened, waste plastic is charged as a raw material, dropped onto a preheated heat medium, the waste plastic is mixed into the heat medium by a stirring means, and the waste plastic is mixed with the heat medium. At the contact surface, the gas is decomposed and gasified, the cracked gas is cooled, the condensed oil is collected, and during that time, at least a fixed amount of catalyst is discharged by the catalyst discharge device, and the same amount as discharged. A waste plastic catalytic cracking oil conversion method characterized in that a continuous amount of the catalyst is operated without stopping by replenishing an appropriate amount of catalyst from the catalyst tank for filling.
(8) The waste plastic catalytic cracking oil conversion method according to (7), wherein an FCC catalyst is used as the heat medium, and a granular Ca compound is appropriately mixed.
(9) The waste plastic catalytic cracking oil conversion method according to (8), wherein the deactivated FCC catalyst is regenerated by heating in the reaction kettle in an oxygen atmosphere.
(10) The waste plastic according to any one of (7) to (9), wherein the reaction kettle is a rotary kiln type reaction kettle, and at least waste plastic is continuously charged, decomposed, and gasified. Catalytic cracking method.
(11) The waste plastic catalytic cracking oil conversion method according to (8) or (9), wherein the FCC catalyst is a waste catalyst.
次に、本発明について更に詳細に説明する。
上記課題を解決するための、本発明の廃プラスチック接触分解油化装置は、以下の構成を有している。すなわち本発明の廃プラスチック接触分解油化装置は、原料の廃プラスチックを接触分解して油分（低沸点油等）を製造する廃プラスチックの熱分解油化装置において、特に、原料投入塔の原料投入口から反応釜までの原料の流路の途中の所定の位置に断熱板を備えた開閉自在の断熱ゲート、上記油化装置の運転中に、一定量の触媒及び残渣を排出するための触媒排出装置、及び排出した量の触媒と同程度の量の触媒を補充するための充填用触媒タンクを有していることを特徴的部分としている。
Next, the present invention will be described in more detail.
In order to solve the above problems, a waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus of the present invention has the following configuration. That is, the waste plastic catalytic cracking oil conversion apparatus of the present invention is a waste plastic thermal cracking oil conversion apparatus that produces oil (low boiling point oil, etc.) by catalytic cracking of the raw waste plastic. Openable / closable heat insulating gate with heat insulating plate at a predetermined position in the middle of the raw material flow path from the mouth to the reaction kettle, and catalyst discharge for discharging a certain amount of catalyst and residue during the operation of the above oiling device It is characterized by having an apparatus and a filling catalyst tank for replenishing an amount of catalyst equivalent to the amount of catalyst discharged.
本発明において、断熱ゲートは、好適には、断熱ダンパー（開閉ダンパー）、たとえばエアシリンダー式のナイフゲートで構成することができるが、これに限定されるものではなく、反応釜からの熱が原料投入塔の上部に伝熱することを防ぐ作用を有する手段であれば適宜使用することができる。断熱ゲートの断熱板の材質としては、高温加熱後も高強度を維持することができ、寸法変化が少なく、石綿板と同等の断熱性を有し、吸湿、吸水性が低く、不燃性で、電気絶縁性に優れる無機質系の材料であることが好ましく、たとえば焼結を行わない化学結合セラミックス（ＣＢＣ）製品であって、無機複合材料で、ノンアスベスト製の高耐熱性で高強度の断熱、電気絶縁板（たとえば商品名：ネオアーク）、ステンレス、熱伝導率の低い金属等が例示される。 In the present invention, the heat insulation gate can be preferably constituted by a heat insulation damper (open / close damper), for example, an air cylinder type knife gate, but is not limited thereto, and heat from the reaction kettle is used as a raw material. Any means can be used as long as it has a function of preventing heat transfer to the upper part of the input tower. As the material of the heat insulating plate of the heat insulating gate, it can maintain high strength even after high temperature heating, has little dimensional change, has heat insulating properties equivalent to asbestos board, low moisture absorption, low water absorption, non-flammability, It is preferably an inorganic material that is excellent in electrical insulation, for example, a chemically bonded ceramic (CBC) product that does not sinter, and is an inorganic composite material, a non-asbestos high heat resistance and high strength heat insulation, Examples include an electrical insulating plate (for example, trade name: Neoarc), stainless steel, a metal having low thermal conductivity, and the like.
しかし、これに限定されるものではなく、このような製品と同等又は類似の製品であれば同様に使用することができる。当該断熱板を構成要素して含む断熱ゲートの具体的構成については、接触分解油化装置の種類、サイズ及び使用目的等に応じて任意に設計することが可能である。断熱ゲートの具体的構造は、図２に示したシリンダー式のナイフゲートが例示される。図２のナイフゲートにおいて、断熱ゲートは、エアシリンダー、ソレノイドバルブ、リミットスイッチ、グランドパッキン、Ｎ２バージ口、レジューサ、及び断熱板を有している。 However, the present invention is not limited to this, and any product equivalent or similar to such a product can be used in the same manner. About the specific structure of the heat insulation gate containing the said heat insulation board as a component, it is possible to design arbitrarily according to the kind, size, purpose of use, etc. of a catalytic cracking oil-ized apparatus. The specific structure of the heat insulation gate is exemplified by the cylinder type knife gate shown in FIG. In the knife gate of FIG. 2, the heat insulation gate has an air cylinder, a solenoid valve, a limit switch, a gland packing, an N 2 barge port, a reducer, and a heat insulation plate.
本発明の接触分解油化装置は、廃プラスチックの熱分解油化装置において、原料投入塔の原料投入口から反応釜までの原料の流路の途中の所定の位置に断熱板を備えた開閉自在の断熱ゲート、上記油化装置の運転中に、一定量の触媒及び残渣を排出するための触媒排出装置、及び排出した量の触媒と同程度の量の触媒を補充するための充填用触媒タンクを有していることを特徴的部分とするものであり、その余の構成は、通常の熱分解装置の構成を適宜採用することが可能である。したがって、上述の断熱ゲート、触媒排出装置、及び充填用触媒タンクに関連する操作を除いて、その操作手順は、通常の熱分解装置及びその方法あるいはその改良手段の操作手順を任意に利用することが可能である。したがって、以下の説明では、断熱ゲート、触媒排出装置、及び充填用触媒タンクに関連する操作の場合を除き、基本的には、通常の熱分解装置及びその方法をそのまま又はその改良手段の操作手順の全部又は一部の説明を引用して説明する場合がある。 The catalytic cracking oil converting apparatus of the present invention is a heat cracking oil converting apparatus for waste plastic, which can be opened and closed with a heat insulating plate at a predetermined position in the flow path of the raw material from the raw material input port of the raw material input tower to the reaction kettle. Heat insulation gate, catalyst discharge device for discharging a certain amount of catalyst and residue during the operation of the above oiling device, and a filling catalyst tank for replenishing the same amount of catalyst as the amount of discharged catalyst It is possible to adopt a configuration of a normal pyrolysis apparatus as appropriate for the remaining configuration. Therefore, except for the operations related to the above-described heat insulation gate, catalyst discharge device, and catalyst tank for filling, the operation procedure can arbitrarily use the operation procedure of a normal pyrolysis apparatus and method or its improvement means. Is possible. Therefore, in the following description, except for the operations related to the heat insulation gate, the catalyst discharging device, and the catalyst tank for filling, basically, the operation procedure of the normal pyrolysis device and its method is used as it is or its improvement means. In some cases, all or a part of the description is cited.
本発明で、原料の廃プラスチックとは、都市ゴミや産業廃棄物から分別された主としてプラスチックを含む廃棄物のことであり、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂を主成分とするものをいう。これらの廃プラスチックには、塩素を成分として含有するポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）や、熱硬化性樹脂、ＦＲＰ（強化繊維）、紙等の夾雑物等が混入していても問題ない。これらの廃プラスチックとしては、ビーズ状，フレーク状，チップ状，粒状，ペレット等のように、破砕処理されたものを用いることが好ましい。 In the present invention, the waste plastic as a raw material is a waste mainly containing plastic separated from municipal waste and industrial waste, and is mainly composed of a thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, and polyethylene terephthalate. Say things. There is no problem even if these waste plastics contain contaminants such as polyvinyl chloride (PVC) containing chlorine as a component, thermosetting resin, FRP (reinforced fiber), paper, and the like. As these waste plastics, it is preferable to use those that have been crushed, such as beads, flakes, chips, granules, and pellets.
本発明では、廃プラスチックを接触分解させてガス化させる工程において、熱媒体としＦＣＣ触媒を使用することができ、該ＦＣＣ触媒としては、石油の流動接触分解プロセスで用いられる４０〜８０μｍの粒粉状に造粒された合成ゼオライト系の固体酸触媒が用いられる。ＦＣＣ触媒は、平均比重が０．７４〜０．９１であり、廃プラスチックとほぼ同一であるため、反応釜内で廃プラスチックと十分に混合させることができる。 In the present invention, an FCC catalyst can be used as a heat medium in the step of catalytically cracking and plasticizing waste plastic, and the FCC catalyst is a particle having a particle size of 40 to 80 μm used in the fluid catalytic cracking process of petroleum. A synthetic zeolitic solid acid catalyst granulated in the form of a catalyst is used. The FCC catalyst has an average specific gravity of 0.74 to 0.91 and is almost the same as the waste plastic, so that it can be sufficiently mixed with the waste plastic in the reaction kettle.
廃触媒は、ＦＣＣ（Ｕ）と呼称され、軽質油から常圧残油までの広範囲の石油留分を選択的に接触分解する流動性分解法において用いられる触媒を再生したものであり、平衡触媒あるいは再生触媒ともいう。石油精製プラントでは、接触分解域と再生域との間で触媒を循環使用しており、触媒の劣化を補うため、常時、新たな触媒が所定量補給され、この補給量に見合う量の触媒が系外に排出される。系外に排出された廃触媒は、系内で循環使用される、未だ十分な触媒活性を有している。具体的には、たとえば原油精製時の触媒をコークス等が付着した状態で取り出し、随伴する炭化水素をスチームでストリップした後に、再生塔に送って空気を吹き込み、コークスを燃焼させて、触媒の活性化が行われる。 The waste catalyst is called FCC (U) and is a regenerated catalyst that is used in a fluid cracking process that selectively catalytically cracks a wide range of petroleum fractions from light oil to atmospheric residue. Or it is also called a regenerated catalyst. In oil refining plants, a catalyst is circulated between the catalytic cracking zone and the regeneration zone. In order to compensate for the deterioration of the catalyst, a predetermined amount of a new catalyst is constantly replenished. It is discharged out of the system. The waste catalyst discharged out of the system still has sufficient catalytic activity to be recycled in the system. Specifically, for example, the catalyst during crude oil refining is taken out with coke attached, and the accompanying hydrocarbon is stripped with steam, then sent to the regeneration tower, air is blown, the coke is burned, and the activity of the catalyst Is done.
反応釜内のＦＣＣ触媒等の熱媒体と廃プラスチックは、撹拌手段によって混合、撹拌され、廃プラスチックと熱媒体が接触し、廃プラスチックの分解、ガス化が生じる。反応釜内における熱媒体の加熱温度は、３５０〜５００℃、好ましくは４００〜４８０℃、より好ましくは４１０〜４３０℃である。加熱温度が４１０℃より低くなると、油分に含まれるワックス分は少なくなり、分解時間が長くなる傾向がある。４３０℃より高くなると、分解時間は短縮化され、油分に含まれるワックス分が増加する傾向がある。４００℃より低くなると、分解残渣が増加する傾向があり、３５０℃より低くなると、この傾向が著しくなる。４８０℃より高くなると、廃プラスチックが炭化され易くなり、分解残渣が増加する傾向があり、５００℃より高くなると、この傾向が著しくなる。 The heat medium such as the FCC catalyst in the reaction kettle and the waste plastic are mixed and stirred by the stirring means, the waste plastic and the heat medium come into contact with each other, and the waste plastic is decomposed and gasified. The heating temperature of the heat medium in the reaction kettle is 350 to 500 ° C, preferably 400 to 480 ° C, more preferably 410 to 430 ° C. When the heating temperature is lower than 410 ° C., the amount of wax contained in the oil decreases, and the decomposition time tends to increase. When the temperature is higher than 430 ° C., the decomposition time is shortened and the wax content in the oil tends to increase. When the temperature is lower than 400 ° C., the decomposition residue tends to increase, and when the temperature is lower than 350 ° C., this tendency becomes remarkable. When the temperature is higher than 480 ° C., the waste plastic is easily carbonized, and the decomposition residue tends to increase. When the temperature is higher than 500 ° C., this tendency becomes remarkable.
ＦＣＣ触媒等の熱媒体の量は、反応釜の内容積の２０〜６０ｖｏｌ％が好適である。熱媒体が反応釜の内容積の２０ｖｏｌ％より少なくなると、熱媒体に接触する廃プラスチックの量が減少し、分解処理時間が長くなり、処理効率が低下し、６０ｖｏｌ％より多くなると、頻繁に熱媒体や分解残渣を排出しなければならなくなり、煩雑になる傾向がある。反応釜内に廃プラスチックを次々と投入していくと、廃プラスチックの分解残渣である紙ラベルやプラスチックのカーボンや廃プラスチックに付着した金属等が蓄積され、反応釜内が熱媒体及び分解残渣で溢れ、反応釜内への廃プラスチックの投入量が制限される。 The amount of the heat medium such as the FCC catalyst is preferably 20 to 60 vol% of the internal volume of the reaction kettle. If the heat medium is less than 20 vol% of the internal volume of the reaction kettle, the amount of waste plastic that contacts the heat medium decreases, the decomposition treatment time becomes longer, the treatment efficiency decreases, and if it exceeds 60 vol%, The medium and decomposition residue must be discharged, which tends to be complicated. When waste plastic is put into the reaction kettle one after another, paper labels that are decomposition residues of waste plastic, carbon of plastic, and metal adhering to waste plastic accumulate, and the reaction kettle is filled with heat medium and decomposition residue. Overflowing, the amount of waste plastic input into the reaction kettle is limited.
酸触媒であるＦＣＣ触媒を用いると、廃プラスチック、たとえばポリエチレン（ＰＥ）は、イオン反応によって分解する。ＦＣＣ触媒は、ゼオライトであり、廃プラスチックの分解は、先ずこの酸触媒がプロトンを炭素に供給して五配位炭素ができ、五配位炭素は不安定であるため水素を放出し、カルベニウムイオンとなる。直鎖状のカルベニウムイオンは、分解によってオレフィン、Ｈ−を得てパラフィンとなる。ポリエチレン（ＰＥ）の分解において、ＦＣＣ触媒（ＦＣＣ（Ｕ））を用いることによって、低温分解が可能となり、炭化、ワックス化の問題を回避できるとともに、高品位の分解油を得ることができる。 When an FCC catalyst that is an acid catalyst is used, waste plastics such as polyethylene (PE) are decomposed by an ionic reaction. The FCC catalyst is zeolite, and the waste plastic is decomposed by first supplying protons to the carbon to form pentacoordinate carbon, which releases hydrogen because it is unstable. Become an ion. The straight-chain carbenium ion is decomposed to obtain olefin, H-, and becomes paraffin. In the decomposition of polyethylene (PE), by using an FCC catalyst (FCC (U)), low-temperature decomposition becomes possible, problems of carbonization and waxing can be avoided, and high-grade decomposition oil can be obtained.
反応釜内に不活性ガスが導入された雰囲気で廃プラスチックの分解、ガス化を行うと、不活性ガスでパージされた又は酸素が希薄な反応釜内で廃プラスチックが加熱されて分解されるので、ダイオキシンの発生を防止することができる。不活性ガスとしては、アルゴン等の希ガスや、窒素、二酸化炭素等を用いることができる。反応釜内に導入される不活性ガスの流量や、反応釜内の不活性ガス濃度としては、反応釜の大きさや廃プラスチックの量によって適宜設定される。なお、廃プラスチックは、常圧下で接触分解することが好ましいが、これは、加圧すると廃プラスチックが気化し難くなり、かつ炭化し易くなるためである。廃プラスチックの炭化を防止するために、反応釜内を減圧して廃プラスチックの接触分解温度を低下させることが好ましい。 When waste plastic is decomposed and gasified in an atmosphere where inert gas is introduced into the reaction vessel, the waste plastic is heated and decomposed in the reaction vessel purged with inert gas or diluted with oxygen. , Generation of dioxins can be prevented. As the inert gas, a rare gas such as argon, nitrogen, carbon dioxide, or the like can be used. The flow rate of the inert gas introduced into the reaction kettle and the inert gas concentration in the reaction kettle are appropriately set depending on the size of the reaction kettle and the amount of waste plastic. The waste plastic is preferably catalytically decomposed under normal pressure, because this makes it difficult for the waste plastic to vaporize and to easily carbonize. In order to prevent carbonization of waste plastic, it is preferable to reduce the pressure in the reaction kettle to lower the catalytic cracking temperature of waste plastic.
廃プラスチックが分解、ガス化されて生成する分解ガスを冷却することで、油分が得られる。廃プラスチックの伝熱と反応を迅速に進行せしめて廃プラスチックを接触分解し、これを冷却して油分を得ることにより、分解し難いポリエチレン（ＰＥ）でも低温で分解することができ、９０％に達する高い収率下に油分を得ることができ、また、油分純収率で５０％以上の高いエネルギー効率を実現できる。この場合、直鎖分子のポリエチレンであっても低温で分解されるため、ワックスが生成され難く、生成炭化水素が分岐体及び芳香族分に富むため、低流動点（０℃以下）の油分を得ることができる。 Oil is obtained by cooling the cracked gas produced when the waste plastic is decomposed and gasified. By rapidly advancing the heat transfer and reaction of the waste plastic, the waste plastic is catalytically decomposed and cooled to obtain an oil component, which makes it possible to decompose polyethylene (PE) that is difficult to decompose at a low temperature, up to 90% An oil component can be obtained at a high yield that can be achieved, and a high energy efficiency of 50% or more can be realized in a pure oil component yield. In this case, even a straight-chain molecular polyethylene is decomposed at a low temperature, so that it is difficult to produce a wax, and the produced hydrocarbon is rich in branched and aromatic components. Can be obtained.
反応釜内に生成した分解ガスは、アルゴン等の希ガスや窒素等の不活性ガスをキャリアガスとして反応釜内に導入することで、キャリアガスに同伴させて反応釜から取り出すことができる。本発明では、前記ＦＣＣ触媒に粒粉状のＣａ化合物を混合することができ、これにより、ＰＶＣ等の塩素原子を含有する樹脂が混在する廃プラスチックを接触分解油化するに際し、格別の脱塩素工程を必要とせず、また、脱塩素反応によって生成する塩化水素もＣａ化合物と反応してその場で除去されることから、極めて低い塩素濃度の油分を得ることができ、塩素濃度は１００ｐｐｍにまで低下する。脱塩素反応によって生成する塩化水素がＣａ化合物と反応釜内で反応して、Ｃａ化合物に固定化されるため、塩化水素によって腐食等が生じることが防止される。 The decomposition gas generated in the reaction kettle can be taken out of the reaction kettle accompanying the carrier gas by introducing a rare gas such as argon or an inert gas such as nitrogen into the reaction kettle as the carrier gas. In the present invention, a granular Ca compound can be mixed with the FCC catalyst, so that when the waste plastic mixed with a resin containing chlorine atoms such as PVC is made into catalytic cracking oil, it is specially dechlorinated. No process is required, and the hydrogen chloride produced by the dechlorination reaction reacts with the Ca compound and is removed in situ, so that an oil component with an extremely low chlorine concentration can be obtained, and the chlorine concentration is up to 100 ppm. descend. Since hydrogen chloride generated by the dechlorination reaction reacts with the Ca compound in the reaction vessel and is fixed to the Ca compound, corrosion or the like is prevented from being caused by hydrogen chloride.
Ｃａ化合物としては、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＣＯ３、ＣａＯ又はこれらと同効の化合物が用いられる。反応釜内で廃プラスチックから脱離せしめられた塩素は、塩化水素として生成する。Ｃａ化合物が塩化水素と反応してＣａの塩化物を形成し、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＣＯ３、ＣａＯは、塩化水素をトラップする。Ｃａ化合物の混合量としては、ＦＣＣ触媒１００質量部に対し１５〜５０質量部が好適である。Ｃａ化合物の混合量が１５質量部より少なくなるにつれ、トラップできない塩化水素が増え、反応釜等が腐食し易くなるとともに、油分の塩素濃度が増加する傾向となり、５０質量部より多くなると、プラスチック分解反応において流出速度が遅くなり、収率が低下する傾向となる。 As the Ca compound, Ca (OH) 2 , CaCO 3 , CaO, or a compound having the same effect as these is used. Chlorine released from the waste plastic in the reaction kettle is produced as hydrogen chloride. The Ca compound reacts with hydrogen chloride to form Ca chloride, and Ca (OH) 2 , CaCO 3 , and CaO trap hydrogen chloride. The mixing amount of the Ca compound is preferably 15 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the FCC catalyst. As the amount of Ca compound mixed is less than 15 parts by mass, the amount of hydrogen chloride that cannot be trapped increases, the reaction kettle and the like easily corrode, and the chlorine concentration of the oil tends to increase. In the reaction, the outflow rate becomes slow and the yield tends to decrease.
ＰＶＣ等の塩素原子を含有する樹脂の質量に対して、５０〜２００ｍｏｌ％のＣａ化合物が混合されていることが好ましい。Ｃａ化合物の混合量が５０ｍｏｌ％より少なくなると、トラップできない塩化水素が生じ、反応釜等が腐食し易くなる傾向となり、２００ｍｏｌ％より多くなると、プラスチック分解反応において流出速度が遅くなり、収率が低下する傾向となる。塩化水素がＣａ化合物と反応することによって塩化カルシウムが生成するが、この塩化カルシウムは、道路の凍結防止剤、道路や工事現場における防塵剤、あるいは食品添加物として有用である。 It is preferable that 50-200 mol% Ca compound is mixed with respect to the mass of resin containing chlorine atoms, such as PVC. When the amount of Ca compound mixed is less than 50 mol%, hydrogen chloride that cannot be trapped is generated, and the reaction kettle tends to corrode. When it exceeds 200 mol%, the outflow rate is slowed in the plastic decomposition reaction, and the yield decreases. Tend to. Calcium chloride is produced by the reaction of hydrogen chloride with a Ca compound. This calcium chloride is useful as a road antifreeze agent, a dustproof agent on roads and construction sites, or a food additive.
廃プラスチックの分解反応後の反応釜内に残留したＦＣＣ触媒等を水洗することによって、水溶性の塩化カルシウムを水に溶解させて反応釜の外に排出し、ＦＣＣ触媒及び水に溶解し難い未反応のＣａ化合物を反応釜内に残留させることができる。反応釜内に残留させたＦＣＣ触媒及びＣａ化合物は、反応釜内で乾燥後、再生し、Ｃａ化合物を補充して再利用することができる。ＦＣＣ触媒等を水洗した排水の塩化カルシウム濃度を測定することによって、脱塩素反応に使われたＣａ化合物の量を求め、その量を補充することができる。 By washing the FCC catalyst remaining in the reaction kettle after the decomposition reaction of waste plastic with water, water-soluble calcium chloride is dissolved in water and discharged out of the reaction kettle, and it is difficult to dissolve in the FCC catalyst and water. The Ca compound of the reaction can be left in the reaction kettle. The FCC catalyst and Ca compound remaining in the reaction kettle can be regenerated after being dried in the reaction kettle, and can be reused by replenishing the Ca compound. By measuring the concentration of calcium chloride in the waste water after washing the FCC catalyst or the like, the amount of Ca compound used in the dechlorination reaction can be obtained and supplemented.
本発明では、廃プラスチックの接触分解工程において、失活した前記ＦＣＣ触媒を酸素雰囲気下、前記反応釜内で加熱して再生することができる。本発明においては、該構成を採用することにより、ＦＣＣ触媒の再生を反応釜内で行うことができるので、ＦＣＣ触媒の再生装置を別途設けなくても、廃プラスチックの分解、ガス化を長期間に亘って行うことが可能である。この場合、反応釜内の酸素濃度としては１〜２０％、加熱温度としては５００〜６５０℃が好適であり、また、加熱時間としては、２〜１２時間が好適である。 In the present invention, in the waste plastic catalytic cracking step, the deactivated FCC catalyst can be regenerated by heating in the reaction kettle in an oxygen atmosphere. In the present invention, by adopting this configuration, the FCC catalyst can be regenerated in the reaction kettle. Therefore, the waste plastic can be decomposed and gasified for a long time without providing a separate FCC catalyst regenerator. Can be performed. In this case, the oxygen concentration in the reaction kettle is preferably 1 to 20%, the heating temperature is preferably 500 to 650 ° C., and the heating time is preferably 2 to 12 hours.
本発明では、廃プラスチック接触分解油化装置において、前記反応釜として、ロータリキルン型の反応釜を用いることができる。この構成により、ロータリキルン型の反応釜に、廃プラスチックを連続的に投入することで、転動によって撹拌させてＦＣＣ触媒と接触させ、分解、ガス化させるので、触媒活性が持続する限り連続操業が可能となり生産性を格段に高めることができる。この場合、反応釜内には、加熱された熱触媒が存在しているので、少なくとも廃プラスチックを連続的に投入することで、廃プラスチックを分解、ガス化させることができる。反応釜内のＦＣＣ触媒にＣａ化合物を予め混合しておき、廃プラスチックを反応釜内に投入してもよく、また、廃プラスチックと一緒に、Ｃａ化合物やＦＣＣ触媒を反応釜内に投入してもよい。 In the present invention, a rotary kiln type reaction kettle can be used as the reaction kettle in the waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus. With this configuration, waste plastic is continuously charged into a rotary kiln-type reaction kettle, which is stirred by rolling and brought into contact with the FCC catalyst for decomposition and gasification. Therefore, as long as the catalytic activity continues, continuous operation is possible. Can be achieved, and productivity can be greatly increased. In this case, since the heated thermal catalyst is present in the reaction kettle, at least the waste plastic can be continuously introduced to decompose and gasify the waste plastic. The Ca compound may be mixed in advance with the FCC catalyst in the reaction kettle, and the waste plastic may be put into the reaction kettle, or the Ca compound and the FCC catalyst may be put into the reaction kettle together with the waste plastic. Also good.
一定時間連続操業させた後、反応釜内に残留したＦＣＣ触媒、反応後及び未反応のＣａ化合物、廃プラスチックの分解残渣を取り出し、篩い分け等によって、ＦＣＣ触媒、Ｃａ化合物、廃プラスチックの分解残渣と分別して取り出すことができる。更に、水洗等によって、塩化水素と反応後のＣａ化合物（塩化カルシウム）を溶解させ、反応前のＣａ化合物及びＦＣＣ触媒を取り出すこともできる。本発明では、廃プラスチックの接触分解工程において、前記ＦＣＣ触媒として、廃触媒を用いることができる。これにより、処理が問題となっている廃触媒（産業廃棄物）の有効利用を図ることができるとともに、低コストで廃プラスチックの分解処理を行うことが可能となる。 After continuously operating for a certain period of time, the FCC catalyst remaining in the reaction kettle, the post-reaction and unreacted Ca compound, and the decomposition residue of waste plastic are taken out, and the decomposition residue of FCC catalyst, Ca compound and waste plastic is removed by sieving, etc. Can be separated and taken out. Furthermore, the Ca compound (calcium chloride) after the reaction with hydrogen chloride can be dissolved by washing with water or the like, and the Ca compound and the FCC catalyst before the reaction can be taken out. In the present invention, a waste catalyst can be used as the FCC catalyst in the waste plastic catalytic cracking step. As a result, it is possible to effectively use the waste catalyst (industrial waste) for which processing is a problem, and it is possible to perform a decomposition process of the waste plastic at a low cost.
本発明の廃プラスチックの接触分解油化装置は、接触分解反応を行う反応釜、たとえば、円筒状に形成された横型の反応釜と、前記反応釜内の熱媒体を３５０〜５００℃の温度域に加熱する加熱手段と、前記熱媒体と原料の廃プラスチックとを混合、撹拌する撹拌手段と、分解ガスを冷却する冷却装置とを少なくとも備えた廃プラスチックの接触分解油化装置において、原料投入塔の原料投入口から反応釜までの原料の流路の途中の所定の位置に反応釜からの熱が原料投入塔に伝熱するのを遮断するための断熱板を備えた開閉自在の断熱ゲートと、上記油化装置の運転中に、少なくとも一定量の触媒及び反応残渣を排出するための触媒排出装置と、排出した量の触媒と同程度の量の触媒を補充するための充填用触媒タンクとを備えた構成を有している。これにより、たとえば粒粉状のＦＣＣ触媒を熱媒体として用い、予め加熱した反応釜内のＦＣＣ触媒中に、原料である廃プラスチックを投入して粒粉状のＦＣＣ触媒と廃プラスチックを混合、撹拌し、伝熱と反応を迅速に進行させて、廃プラスチックを短時間で接触分解油化させることができる。 The waste plastic catalytic cracking oil conversion apparatus of the present invention comprises a reaction kettle that performs catalytic cracking reaction, for example, a horizontal reaction kettle formed in a cylindrical shape, and a heat medium in the reaction kettle in a temperature range of 350 to 500 ° C. In a waste plastic catalytic cracking oil conversion apparatus comprising at least heating means for heating, stirring means for mixing and stirring the heat medium and raw plastic waste, and a cooling device for cooling cracked gas, A heat-insulating gate with a heat insulating plate provided with a heat insulating plate for blocking heat from the reaction kettle from being transferred to the raw material feed tower at a predetermined position in the raw material flow path from the raw material feed port to the reaction kettle; A catalyst discharging device for discharging at least a fixed amount of catalyst and reaction residue during operation of the oil making device, and a filling catalyst tank for replenishing an amount of catalyst equivalent to the discharged amount of catalyst; Have a configuration with To have. As a result, for example, using a granular FCC catalyst as a heat medium, the waste plastics as raw materials are put into a preheated FCC catalyst, and the granular FCC catalyst and waste plastic are mixed and stirred. In addition, heat transfer and reaction can be rapidly advanced, and waste plastic can be converted into catalytic cracked oil in a short time.
それにより、装置の構成を簡便にすることができ、また、分解し難い直鎖分子のポリエチレンであっても低温で分解することができ、炭化され難く、分解残渣がほとんど生じない。比表面積の大きな粒粉状のＦＣＣ触媒を熱媒体として用い、１つの反応釜内で廃プラスチックを接触させるようにしたことで、プロセスが複雑でなく、エネルギー効率が高い。本発明の接触分解油化装置は、排出装置と撹拌手段とを備えているので、反応釜内のＦＣＣ触媒を廃プラスチックが投入可能な量に調節することができ、安定的に操業を行うことができる。 Thereby, the configuration of the apparatus can be simplified, and even a linear molecular polyethylene that is difficult to decompose can be decomposed at a low temperature, is hardly carbonized, and hardly generates decomposition residues. By using a granular powder FCC catalyst having a large specific surface area as a heat medium, waste plastic is brought into contact in one reaction kettle, so that the process is not complicated and the energy efficiency is high. Since the catalytic cracking oil converting apparatus of the present invention is equipped with a discharge device and a stirring means, the FCC catalyst in the reaction kettle can be adjusted to an amount that can be charged with waste plastic, and can be stably operated. Can do.
上記油化装置において、加熱手段としては、反応釜内を３５０〜５００℃の雰囲気に加熱できるものであれば特に制限なく用いることができ、たとえば反応釜の外側若しくは内側から輻射熱によって反応釜内を加熱する手段が用いられ、また、反応釜内に熱風を吹き込んで反応釜内を加熱する手段を用いることができる。また、電気ヒーター等を用いて加熱することもできる。 In the oil making apparatus, any heating means can be used without particular limitation as long as the inside of the reaction kettle can be heated to an atmosphere of 350 to 500 ° C. For example, the inside of the reaction kettle can be radiated from outside or inside the reaction kettle. Means for heating can be used, and means for heating the inside of the reaction kettle by blowing hot air into the reaction kettle can be used. Moreover, it can also heat using an electric heater etc.
撹拌手段としては、反応釜内に配設された撹拌羽根を用いることができる。また、反応釜が回転円筒体の場合は、撹拌羽根を用いなくても、ＦＣＣ触媒を転動によって撹拌させることもできる。反応釜内にボール等の撹拌メディアを入れることもできる。また、反応釜を傾斜した回転円筒体とすることによって、反応釜内に投入した廃プラスチックを転動によって軸方向に移動させながら、撹拌することもできる。 As the stirring means, stirring blades disposed in the reaction kettle can be used. When the reaction kettle is a rotating cylindrical body, the FCC catalyst can be stirred by rolling without using a stirring blade. A stirring medium such as a ball can be placed in the reaction kettle. Moreover, by making the reaction kettle into a tilted rotating cylindrical body, it is possible to stir while moving the waste plastic charged into the reaction kettle in the axial direction by rolling.
本発明の接触分解油化装置は、たとえばＣａ化合物が混合されたＦＣＣ触媒を反応釜内に投入する投入装置を備えていることが好ましい。この構成により、ＰＶＣ等の塩素原子を含有する樹脂が混在する廃プラスチックを接触分解油化する場合でも、格別の脱塩素装置を必要とせず、極めて低い油分を得ることができ、塩素濃度は、１００ｐｐｍにまで低下する。脱塩素反応によって生成する塩化水素がＣａ化合物と反応釜内で反応して、Ｃａ化合物に固定化されるため、塩化水素によって反応釜や分解ガス管等に腐食等が生じることを防止できる。この投入装置は、廃プラスチックを反応釜内に投入する原料投入口と兼用することができ、投入装置としては、コンベヤー等を用いることができる。 The catalytic cracking oil converting apparatus of the present invention preferably includes a charging device for charging, for example, an FCC catalyst mixed with a Ca compound into the reaction kettle. With this configuration, even when waste plastic containing a resin containing chlorine atoms such as PVC is made into catalytic cracking oil, a very low oil content can be obtained without requiring a special dechlorination device. Reduced to 100 ppm. Since hydrogen chloride produced by the dechlorination reaction reacts with the Ca compound in the reaction vessel and is fixed to the Ca compound, it is possible to prevent corrosion or the like from occurring in the reaction vessel, the cracked gas pipe or the like due to hydrogen chloride. This charging device can also be used as a raw material charging port for charging waste plastic into the reaction kettle, and a conveyor or the like can be used as the charging device.
本発明の廃プラスチック接触分解油化装置は、少なくともＦＣＣ触媒を反応釜の外部に排出する触媒排出装置を備えている。これにより、廃プラスチックを接触分解油化した後、反応釜内のＦＣＣ触媒や分解残渣等を反応釜の外部に排出して、反応釜内のＦＣＣ触媒を廃プラスチックが投入可能な量に調節することができる。このような排出装置としては、油化装置の下部に配設されたダンパー、ロータリーバルブ、スクリューコンベヤや、これらと同効の手段を用いることができ、反応釜の所定の部位に形成された排出口から、スクリューコンベヤ等の排出装置を用いて、定期的に、反応釜内のＦＣＣ触媒、廃プラスチックの分解残渣、反応後及び未反応のＣａ化合物を反応釜の外部に排出することができる。 The waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus of the present invention includes a catalyst discharging device for discharging at least the FCC catalyst to the outside of the reaction kettle. As a result, after the waste plastic is converted into catalytic cracking oil, the FCC catalyst and decomposition residue in the reaction kettle are discharged to the outside of the reaction kettle, and the FCC catalyst in the reaction kettle is adjusted to an amount that can be thrown into the waste plastic. be able to. As such a discharge device, a damper, a rotary valve, a screw conveyor, or a means having the same effect as those disposed at the lower part of the oil generator can be used, and a discharge formed at a predetermined portion of the reaction kettle. From the outlet, it is possible to periodically discharge the FCC catalyst in the reaction kettle, the decomposition residue of the waste plastic, the post-reaction and unreacted Ca compound to the outside of the reaction kettle using a discharging device such as a screw conveyor.
この場合、上記排出装置と、別途配設した充填用触媒タンクを利用して、油化装置の運転中に一定量の触媒及び残渣を排出し、排出した量と同程度の触媒を上記充填用触媒タンクより補充することにより、装置を停止することなく連続して稼動することが可能となる。排出したＦＣＣ触媒等は、比重分離や篩い分け等の手段で分解残渣を分別し、残りを水洗することによって、水溶性の塩化カルシウムを水に溶解させ、ＦＣＣ触媒、反応前のＣａ化合物を取り出すことができる。取り出されたＦＣＣ触媒、Ｃａ化合物は、乾燥後、再生し、Ｃａ化合物を補充して再利用することができる。 In this case, a certain amount of catalyst and residue are discharged during the operation of the oil making device using the discharge device and a filling catalyst tank separately provided, and a catalyst equivalent to the discharged amount is charged for the filling. By replenishing from the catalyst tank, it is possible to operate continuously without stopping the apparatus. The discharged FCC catalyst, etc. is separated from the decomposition residue by means of specific gravity separation, sieving, etc., and the rest is washed with water to dissolve water-soluble calcium chloride in water, and the FCC catalyst and the pre-reaction Ca compound are taken out. be able to. The taken-out FCC catalyst and Ca compound can be recycled after drying and replenished with the Ca compound.
反応釜内で廃プラスチックの接触分解を繰り返すと、反応釜内に分解残渣が堆積するとともに、ＦＣＣ触媒の表面にカーボンが付着してＦＣＣ触媒が失活し分解性能が低下する。この失活したＦＣＣ触媒は、酸素雰囲気下、反応釜内で加熱して付着したカーボンを焼失させることによって再生することができる。反応釜内の酸素濃度としては１〜２０％、加熱温度としては５００〜６５０℃が好適である。また、加熱時間としては、２〜１２時間が好適である。このような条件で反応釜を加熱することによって、反応釜からＦＣＣ触媒及び分解残渣を排出することなく、反応釜内に堆積した分解残渣の焼失及びＦＣＣ触媒の再生を行うことができる。ＦＣＣ触媒の再生を反応釜内で行うことができるので、ＦＣＣ触媒の再生装置を別に設けなくても、廃プラスチックの分解、ガス化を長期間に亘って行うことができる。 When the catalytic cracking of waste plastic is repeated in the reaction kettle, decomposition residues accumulate in the reaction kettle, and carbon adheres to the surface of the FCC catalyst, thereby deactivating the FCC catalyst and lowering the degradation performance. This deactivated FCC catalyst can be regenerated by burning off the deposited carbon by heating in a reaction kettle in an oxygen atmosphere. The oxygen concentration in the reaction kettle is preferably 1 to 20%, and the heating temperature is preferably 500 to 650 ° C. The heating time is preferably 2 to 12 hours. By heating the reaction kettle under such conditions, it is possible to burn out the cracking residue accumulated in the reaction kettle and regenerate the FCC catalyst without discharging the FCC catalyst and the cracking residue from the reaction kettle. Since the regeneration of the FCC catalyst can be performed in the reaction kettle, the waste plastic can be decomposed and gasified over a long period of time without providing a separate FCC catalyst regeneration device.
本発明の廃プラスチック接触分解油化装置は、通常の接触分解油化装置と同様に、前記廃プラスチックが分解して生成する分解ガスを冷却し液化する冷却手段を備えた構成を有しているので、これにより、分解し難いポリエチレン（ＰＥ）でも低温で分解することができ、９０％に達する高い収率下に油分を得ることができ、また、油分純収率で５０％以上の高いエネルギー効率を実現できる。直鎖分子のポリエチレンであっても低温で分解されるため、ワックスが生成され難く、低流動点（０℃以下）の油分を得ることができる。冷却手段は、分解ガスの露点以下に冷却し液化することができるものであれば特に制限なく用いることができる。 The waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus of the present invention has a configuration provided with a cooling means for cooling and liquefying a cracked gas generated by the waste plastic being decomposed, as in a normal catalytic cracking oil converting apparatus. Therefore, even polyethylene (PE) which is difficult to decompose can be decomposed at a low temperature, an oil component can be obtained in a high yield reaching 90%, and a high energy of 50% or more in a pure oil component yield. Efficiency can be realized. Even straight-chain molecular polyethylene is decomposed at low temperatures, so that it is difficult to produce wax, and an oil component having a low pour point (0 ° C. or lower) can be obtained. The cooling means can be used without particular limitation as long as it can be cooled and liquefied below the dew point of the cracked gas.
以上のように、本発明の廃プラスチックの接触分解装置及び廃プラスチックの接触分解方法によれば、以下の（１）及び（２）のような断熱ゲートを採用したことに原因する格別な効果が得られ、また、以下の（３）〜（４）のような触媒排出装置及び充填用触媒タンクを採用したことに原因する格別の効果を得られ、更に、以下の（６）以降のような、接触分解油化装置及び接触分解方法に付随する効果が得られる。
（１）油化装置の原料投入塔の原料プラスチックの投入時に、反応釜より伝わる高熱によって原料が落下する途中で溶解したり、原料投入塔の内壁面に付着することがなく、反応釜へのスムーズな原料供給が実現できる。
（２）原料投入塔の高さを伸ばして原料投入口からの反応釜までの距離を長く取る必要がなく、原料投入塔の高さを大幅に削減することが可能となり、油化装置の高効率化と低コスト化を実現することができる。
As described above, according to the waste plastic catalytic cracking apparatus and the waste plastic catalytic cracking method of the present invention, there is a special effect caused by adopting the heat insulating gate as in the following (1) and (2). In addition, it is possible to obtain special effects due to the adoption of the catalyst discharge device and the filling catalyst tank as in the following (3) to (4). The effect accompanying a catalytic cracking oil-ized apparatus and a catalytic cracking method is acquired.
(1) When the raw material plastic in the raw material input tower of the oil generator is charged, the raw material does not melt or adhere to the inner wall surface of the raw material input tower due to the high heat transmitted from the reaction kettle. Smooth raw material supply can be realized.
(2) It is not necessary to extend the height of the raw material input tower to increase the distance from the raw material input port to the reaction kettle, and the height of the raw material input tower can be greatly reduced. Efficiency and cost reduction can be realized.
（３）油化装置の運転中に一定量の触媒及び残渣を排出し、排出した量と同程度の量の触媒を補充することにより、装置を停止することなく連続して使用することが可能となる。
（４）反応釜を加熱する熱風の排気を利用し、充填用触媒タンク内の触媒を加熱しておくことにより、反応釜への触媒投入時の大幅な温度降下を防ぐことができる。
（５）上記操作により絶えず馴染んだ状態の触媒を作ることができ、それにより、触媒投入開始後の収率低下の問題を解消することが可能となる。
（６）分解し難い直鎖分子のポリエチレンであっても低温で分解することができ、炭化され難く、分解残渣がほとんど生じない。
（７）比表面積の大きな粒粉状のＦＣＣ触媒を熱媒体として用い、廃プラスチックを接触させて伝熱と反応を迅速に進行せしめることにより、高エネルギー効率で廃プラスチックを接触分解油化できる。
（８）格別の脱塩素工程を必要とせず、また、脱塩素反応によって生成する塩化水素もＣａ化合物と反応してその場で除去されることから、１００ｐｐｍの極めて低い塩素濃度の油分を得ることができる。
(3) A certain amount of catalyst and residue are discharged during the operation of the oil generator, and it can be used continuously without stopping the device by replenishing the same amount of catalyst as the discharged amount. It becomes.
(4) By utilizing the exhaust of hot air that heats the reaction kettle and heating the catalyst in the catalyst tank for filling, it is possible to prevent a significant temperature drop when the catalyst is charged into the reaction kettle.
(5) It is possible to make a catalyst in a state that is always familiar by the above operation, and thereby it is possible to solve the problem of yield reduction after the start of catalyst charging.
(6) Even a linear molecular polyethylene that is difficult to decompose can be decomposed at a low temperature, is not easily carbonized, and hardly generates decomposition residues.
(7) By using a granular FCC catalyst having a large specific surface area as a heat medium and bringing waste plastic into contact with each other and allowing heat transfer and reaction to proceed rapidly, the waste plastic can be made into catalytic cracked oil with high energy efficiency.
(8) Since no special dechlorination step is required and hydrogen chloride produced by the dechlorination reaction reacts with the Ca compound and is removed in situ, an oil component with an extremely low chlorine concentration of 100 ppm is obtained. Can do.
（９）脱塩素反応によって生成する塩化水素がＣａ化合物と反応釜内で反応して、Ｃａ化
合物に固定化されるため、塩化水素によって腐食等が生じるのを防止できる。
（１０）ＦＣＣ触媒の再生を反応釜内で行うことができるので、ＦＣＣ触媒の再生装置を設けなくても、廃プラスチックの分解、ガス化を長期間に亘って行うことができる。
（１１）反応釜としてロータリキルン型の反応釜を使用し、廃プラスチックを連続的に投入して、転動によって撹拌させてＦＣＣ触媒と接触させ分解、ガス化させることで、連続操業が可能となり、生産性を格段に高めることができる。
（１２）処理が問題となっている廃触媒（産業廃棄物）の有効利用を図ることができるとともに、低コストで廃プラスチックの分解処理を行うことができる。
(9) Since hydrogen chloride produced by the dechlorination reaction reacts with the Ca compound in the reaction vessel and is fixed to the Ca compound, it is possible to prevent corrosion or the like from being caused by hydrogen chloride.
(10) Since the regeneration of the FCC catalyst can be performed in the reaction kettle, the waste plastic can be decomposed and gasified over a long period of time without providing an FCC catalyst regeneration device.
(11) Using a rotary kiln-type reaction kettle as the reaction kettle, continuously throwing in waste plastic, stirring it by rolling, bringing it into contact with the FCC catalyst for decomposition and gasification enables continuous operation. , Productivity can be significantly increased.
(12) It is possible to effectively use the waste catalyst (industrial waste) whose treatment is a problem, and to perform the decomposition treatment of the waste plastic at a low cost.
（１３）排出装置と撹拌手段とを備えることで、反応釜内のＦＣＣ触媒を廃プラスチックが投入可能な量に調節することができ、安定的に操業できる。
（１４）廃プラスチックを接触分解し、これを冷却して油分を得ることにより、分解し難いポリエチレン（ＰＥ）でも低温で分解することができ、９０％に達する高い収率下に油分を得ることができ、また、油分純収率で５０％以上の高いエネルギー効率を実現できる。
(13) By providing the discharge device and the stirring means, the FCC catalyst in the reaction kettle can be adjusted to an amount that can be thrown in waste plastic, and can be stably operated.
(14) By catalytically decomposing waste plastic and cooling it to obtain an oil component, even polyethylene (PE) that is difficult to decompose can be decomposed at a low temperature, and an oil component can be obtained in a high yield of 90%. In addition, high energy efficiency of 50% or more can be realized with a pure oil yield.
（１５）直鎖分子のポリエチレンであっても低温で分解されるため、ワックスが生成され難く、低流動点（０℃以下）の油分を得ることができる。
（１６）反応釜としてロータリキルン型の反応釜を使用し、廃プラスチックを連続的に投入して、転動によって撹拌させてＦＣＣ触媒と接触させ分解、ガス化させることにより、簡便な装置で連続操業が可能となり、生産性を格段に高めることができる廃プラスチックの接触分解装置を提供できる。
(15) Since even a linear molecular polyethylene is decomposed at a low temperature, it is difficult to produce a wax, and an oil component having a low pour point (0 ° C. or lower) can be obtained.
(16) A rotary kiln-type reaction kettle is used as the reaction kettle, and waste plastic is continuously added, stirred by rolling, brought into contact with the FCC catalyst, decomposed, and gasified. It is possible to provide a waste plastic catalytic cracking apparatus that can be operated and can significantly increase productivity.
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。本実施の形態においては、熱媒体として、廃触媒（ＦＣＣ廃触媒）を用いた。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, a waste catalyst (FCC waste catalyst) is used as the heat medium.
実施例１
本実施例で構築した本発明の廃プラスチックの接触分解油化装置の好適な実施の形態を図１に示す。図において、１は反応釜、２はセラミック式ヒーター、３は回転翼方式の撹拌機、４は撹拌機用ＧＭ、５は原料投入塔、６は原料、熱媒体、添加剤等を投入するための投入ホッパー、９は反応釜で廃プラスチックの接触分解によって生成した分解ガスを吐出する分解ガス吐出口、８は反応釜から吐出した分解ガスを送出する分解ガス管、１０は分解ガスを冷却する冷却器、１１は冷却器で冷却されて液化した油分（分解油）を貯留するための油分貯留槽、であり、更に、上記反応釜１の下部に、触媒を排出する触媒排出装置（ダンパー）を備え、反応釜１の上方に排出した触媒の量と同程度の量の触媒を補充するための充填用触媒タンクを備えている。
Example 1
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus of the present invention constructed in this example. In the figure, 1 is a reaction kettle, 2 is a ceramic heater, 3 is a rotor-type stirrer, 4 is a GM for a stirrer, 5 is a raw material charging tower, and 6 is a raw material, heat medium, additive, etc. The charging hopper 9, 9 is a cracking gas discharge port for discharging cracked gas generated by catalytic cracking of waste plastic in the reaction kettle, 8 is a cracking gas pipe for sending cracked gas discharged from the reaction kettle, 10 is for cooling the cracked gas The cooler 11 is an oil storage tank for storing the oil (decomposed oil) that has been cooled and liquefied by the cooler, and further, a catalyst discharge device (damper) that discharges the catalyst to the lower part of the reaction kettle 1. And a charging catalyst tank for replenishing a catalyst of the same amount as the amount of the catalyst discharged above the reaction kettle 1.
上記接触分解油化装置では、反応釜１は、安全弁ａ、冷却水入口ｂ、冷却水出口ｃ、Ｎ２パージ口ｄを備えている。また、断熱ゲートを開閉自在に配設した原料投入塔５は、ロータリーバルブｅ、エアシンダー式のナイフゲートｆ、冷却水入口ｇ、冷却水出口ｈ、Ｎ２パージ口ｉを備えている。また、分解ガス管８、冷却器１０及び油化貯留槽１１は、それぞれ、圧力スイッチｊ、温度計ｋ、冷却水入口ｍ、冷却水出口ｌ、液度計ｎ、手動ポンプバルブｏを備えている。 In the catalytic cracking oil converting apparatus, the reaction kettle 1 includes a safety valve a, a cooling water inlet b, a cooling water outlet c, and an N 2 purge port d. In addition, the raw material charging tower 5 in which the heat insulating gate is opened and closed is provided with a rotary valve e, an air cinder type knife gate f, a cooling water inlet g, a cooling water outlet h, and an N 2 purge port i. The cracked gas pipe 8, the cooler 10, and the oil storage tank 11 are each provided with a pressure switch j, a thermometer k, a cooling water inlet m, a cooling water outlet l, a liquid meter n, and a manual pump valve o. Yes.
予め断熱ゲート５の断熱板を開けた状態にして、原料投入塔５に原料の廃プラスチックを投入し、反応釜１に予め投入された熱媒体上に落下させ、該原料を、撹拌機３により熱媒体のＦＣＣ触媒と撹拌混合して、該熱媒体により原料の廃プラスチックを加熱した。上記油化装置の運転中に一定量の触媒及び残渣を上記ダンパーにより排出し、排出した量と同程度の触媒を上記充填用触媒タンクより補充することにより、上記装置を停止することなく連続して運転を行った。また、他の実施形態として、上記ダンパーに代え、ロータリーバルブ、あるいはスクリューコンベアを取り付け、同様の試験を行った。その間に、接触分解反応により生成した分解ガスを分解ガス吐出口９から吐出させ、分解ガス管８を介して冷却器１０に送出して、該冷却器で液化した油分（分解油）を油分貯留槽１１に貯留させ、油分（分解油）を回収した。 With the heat insulating plate of the heat insulating gate 5 opened in advance, the raw plastic waste material is charged into the raw material charging tower 5 and dropped onto the heat medium previously charged into the reaction vessel 1, and the raw material is The waste plastic as a raw material was heated by mixing with the FCC catalyst as a heat medium and the heat medium. During operation of the oil generator, a certain amount of catalyst and residue are discharged by the damper, and the same amount of discharged catalyst is replenished from the filling catalyst tank so that the device can be continuously stopped without stopping. Drove. As another embodiment, a rotary valve or a screw conveyor was attached instead of the damper, and the same test was performed. In the meantime, the cracked gas generated by the catalytic cracking reaction is discharged from the cracked gas discharge port 9 and sent to the cooler 10 via the cracked gas pipe 8 to store the oil (cracked oil) liquefied by the cooler. It was made to store in the tank 11, and oil content (decomposed oil) was collect | recovered.
実施例２
図１に示した、本発明に係る廃プラスチックの接触分解油化装置において、加熱手段としてのヒーター２及び撹拌手段としての回転翼方式の撹拌機３を備えている円筒状に形成された横型の反応釜１を使用し、ヒーター２によって、原料投入口６から予め投入された粒粉状のＦＣＣ廃触媒を３００〜５００℃、好ましくは４００〜４８０℃、より好ましくは４１０〜４３０℃の温度域に加熱した。この実施の形態においては、ヒーター２は、温度制御の容易な電気加熱方式のものを採用した。
Example 2
In the apparatus for catalytically cracking and refining waste plastic according to the present invention shown in FIG. 1, a horizontal type formed into a cylindrical shape provided with a heater 2 as a heating means and a rotary blade type agitator 3 as a stirring means. Using the reaction kettle 1, the granular FCC waste catalyst previously charged from the raw material charging port 6 by the heater 2 is in the temperature range of 300 to 500 ° C, preferably 400 to 480 ° C, more preferably 410 to 430 ° C. Heated. In this embodiment, the heater 2 employs an electric heating method with easy temperature control.
原料投入塔５に開閉自在に配設したエアシンダー式断熱ゲート７の断熱板を開けた状態にして、原料投入口６より原料の廃プラスチックを投入し、反応釜１に予め投入された熱媒体のＦＣＣ廃触媒上に落下させた。それにより、反応釜１内で高温に加熱された粒粉状のＦＣＣ廃触媒上に、粒状乃至はフレーク状の廃プラスチックが落下され、撹拌機３によって高温のＦＣＣ触媒と混合することによって、廃プラスチックの表面において、高温のＦＣＣ触媒によって廃プラスチックが加熱されて接触分解反応が進行した。上記油化装置の運転中に一定量の触媒及び残渣を上記ダンパーにより排出し、排出した量と同程度の触媒を上記充填用触媒タンクより補充することにより、上記装置を停止することなく連続して運転を行った。また、他の実施形態として、上記ダンパーに代え、ロータリーバルブ、あるいはスクリューコンベアを取り付け、同様の試験を行った。 With the heat insulating plate of the air cinder type heat insulating gate 7 arranged openably and closably in the raw material input tower 5 being opened, the raw material waste plastic is input from the raw material input port 6 and the heat medium previously input to the reaction vessel 1 is supplied. It was dropped on the FCC waste catalyst. As a result, the granular or flaky waste plastic is dropped on the granular FCC waste catalyst heated to a high temperature in the reaction kettle 1 and mixed with the high-temperature FCC catalyst by the stirrer 3. On the surface of the plastic, the waste plastic was heated by the high-temperature FCC catalyst, and the catalytic cracking reaction proceeded. During operation of the oil generator, a certain amount of catalyst and residue are discharged by the damper, and the same amount of discharged catalyst is replenished from the filling catalyst tank so that the device can be continuously stopped without stopping. Drove. As another embodiment, a rotary valve or a screw conveyor was attached instead of the damper, and the same test was performed.
廃プラスチックの接触分解によって生成した分解ガスを反応釜１のガス出口に位置する分解ガス吐出口９から送出させた。８は分解ガス管である。分解ガスは、この実施の形態においては、Ｎ２ガスをキャリヤーとして送出して、水を冷媒とする冷却器１０によって液化させ、油分（分解油）とした。油分（分解油）を、油分貯留槽１１に貯留させ、油化（分解油）として取り出した。なお、Ｎ２ガスを反応釜１内に導入するのは、分解ガスのキャリアガスとして用いるためと、反応釜１内の酸素濃度を低減させるためである。Ｎ２ガスに代えて、アルゴン等の希ガスを用いることもできる。 The cracked gas produced by the catalytic cracking of the waste plastic was sent out from the cracked gas discharge port 9 located at the gas outlet of the reaction kettle 1. Reference numeral 8 denotes a cracked gas pipe. In this embodiment, the cracked gas is sent as N 2 gas as a carrier and liquefied by the cooler 10 using water as a refrigerant to obtain oil (cracked oil). The oil (decomposed oil) was stored in the oil storage tank 11 and taken out as oil (decomposed oil). The reason why the N 2 gas is introduced into the reaction kettle 1 is to use it as a carrier gas for the decomposition gas and to reduce the oxygen concentration in the reaction kettle 1. A rare gas such as argon may be used instead of the N 2 gas.
本実施の形態において、原料の廃プラスチックの接触分解油化装置は、反応釜１の一端の側の下部に形成された排出口、反応釜１及び撹拌機３を載置する架台、架台の一端の側が軸支された軸支部、架台の下部に配置され架台の他端の側を上昇させ架台を傾動させるプッシャ等の傾動装置を備えている。上記油化装置の運転を終了する場合、あるいはバッチ方式で運転する場合、当該傾動装置を稼動して架台を傾動させ、排出口を開けて撹拌機３を回転させることで、ＦＣＣ廃触媒及び分解残渣を反応釜１の軸方向に変位させ、排出口から排出させるようにすることができる。傾動装置及び撹拌機３が、本実施の形態における排出装置を構成しているが、排出装置を備えることで、反応釜１内におけるＦＣＣ廃触媒等の量を投入される廃プラスチックに対して適正にすることができ、安定操業を可能にすることができる。 In the present embodiment, a raw material waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus includes a discharge port formed in a lower portion on one end side of the reaction kettle 1, a stand for placing the reaction kettle 1 and the stirrer 3, and one end of the stand. And a tilting device such as a pusher that is disposed at the lower part of the gantry and that raises the other end of the gantry to tilt the gantry. When the operation of the oil generator is terminated or when the batch operation is performed, the FCC waste catalyst and decomposition are performed by operating the tilting device, tilting the gantry, opening the discharge port, and rotating the agitator 3. The residue can be displaced in the axial direction of the reaction kettle 1 and discharged from the discharge port. Although the tilting device and the stirrer 3 constitute the discharge device in the present embodiment, by providing the discharge device, the amount of FCC waste catalyst or the like in the reaction vessel 1 is appropriate for the waste plastic to be input. And can enable stable operation.
次に、本発明を他の実施例により説明するが、実施例において使用したポリエチレン、ポリプロピレン等の廃プラスチックは、各々、廃プラスチックの再生品である。 Next, the present invention will be described with reference to other examples. Waste plastics such as polyethylene and polypropylene used in the examples are recycled products of the waste plastics.
実施例３
本実施例では、断熱ゲートの有効性について試験を行った。反応釜内に、触媒のみ投入し、原料プラスチックは投入しない状態で、熱源（ヒーター）で加熱して、油化装置における昇温実験を実施した。反応釜の加熱を開始し、３０分ごとに油化装置を構成する各要素手段（反応釜内部、ガス出口、Ａ〜Ｆ、図１に示した反応釜内部、ガス出口、Ａ〜Ｆを参照）における上昇温度のデータを採取した後、熱源（ヒーター）を止めて、３０分ごとに降下温度のデータを採取した。その結果を表２に示した。
Example 3
In this example, the effectiveness of the insulated gate was tested. In the reaction kettle, only the catalyst was charged and the raw material plastic was not charged, and the temperature was increased in the oil making apparatus by heating with a heat source (heater). The heating of the reaction kettle is started, and each element means (the reaction kettle inside, the gas outlet, A to F, the reaction kettle inside, the gas outlet, A to F shown in FIG. After collecting the temperature rise data in), the heat source (heater) was stopped, and the temperature drop data was collected every 30 minutes. The results are shown in Table 2.
表２に示されるように、原料投入塔の原料投入口より断熱ゲートまでの間に位置するＣ〜Ｄのうち反応釜に最も近接しているＣでは、７０．３℃まで昇温し、それより原料投入口側のＤでは３１．３℃まで上昇したのに対して、上記断熱ゲートより反応釜までの間に位置するＡ〜Ｂのうち、断熱ゲートに近いＢでは１２５．６℃まで昇温し、反応釜に最も近いＡでは２２５．０℃まで昇温した。また、分解ガス管の経路に位置するＥ〜Ｆのうち、反応釜に近いＥの位置では、１１５．８℃まで昇温し、反応釜から距離のあるＦの位置では２１．９℃まで昇温した。 As shown in Table 2, among C to D located between the raw material input of the raw material input tower and the heat insulating gate, the temperature of C closest to the reaction kettle is increased to 70.3 ° C., In D on the raw material inlet side, the temperature rose to 31.3 ° C., but among A to B located between the heat insulation gate and the reaction kettle, the temperature rises to 125.6 ° C. in B close to the heat insulation gate. The temperature was increased to 225.0 ° C. in A closest to the reaction kettle. In addition, among E to F located in the path of the cracking gas pipe, the temperature rises to 115.8 ° C. at the position E close to the reaction kettle, and rises to 21.9 ° C. at the position F that is far from the reaction kettle. Warm up.
上述の反応釜内部、ガス出口、及びＡ〜Ｆにおける昇温の結果から明らかなように、原料投入塔の原料の流路の所定の位置に断熱ゲートを配設することにより、反応釜に近い原料の流路を含めて当該原料の流路における昇温を７０．３℃以下に抑制でき、それ以上の高温にならないことから、原料の廃プラスチックが原料の流路において溶解したり、内壁面に付着したりする現象を確実に防止できることが確認された。 As is clear from the results of the temperature rise in the reaction vessel inside, the gas outlet, and A to F described above, it is close to the reaction vessel by disposing a heat insulating gate at a predetermined position of the raw material flow path of the raw material input tower. Since the temperature rise in the flow path of the raw material including the flow path of the raw material can be suppressed to 70.3 ° C. or less, and the temperature does not become higher than that, waste plastic of the raw material is dissolved in the flow path of the raw material, It was confirmed that the phenomenon of adhering to the film can be reliably prevented.
実施例４
実施例１で説明した廃プラスチックの接触分解油化装置を用いて、粒粉状のＦＣＣ廃触媒を、反応釜１内でヒーター２を作動させて４２０℃に加熱し、この高温の粒粉状のＦＣＣ廃触媒中に原料投入塔に配設した、断熱ゲートの断熱板を開いた状態にして、粒状乃至はフレーク状としたポリエチレン（ＰＥ）を原料投入口６から投入し、次いで、断熱ゲートを閉じて、撹拌機３を５０ｒｐｍで回転させ、粒粉状のＦＣＣ廃触媒と粒状乃至はフレーク状とされたポリエチレン（ＰＥ）を混合、撹拌し、ポリエチレン（ＰＥ）の加熱及び分解反応を進行させた。分解反応は、大気圧下に４２０℃で進行するようにした。上記油化装置の運転中に一定量の触媒及び残渣を上記ダンパーにより排出し、排出した量と同程度の触媒を上記充填用触媒タンクより補充することにより、上記装置を停止することなく連続して運転を行った。その間に、分解ガスを、Ｎ２ガス（１００ｍｌ／分）をキャリヤーとして冷却器１０に送り、冷却、液化して油分を採取した。
Example 4
Using the waste plastic catalytic cracking oil converting apparatus described in Example 1, the granular FCC waste catalyst is heated to 420 ° C. by operating the heater 2 in the reaction vessel 1, and this high temperature granular powder In the FCC waste catalyst, the heat insulating plate of the heat insulating gate disposed in the raw material input tower is opened, and polyethylene (PE) in the form of granules or flakes is input from the raw material input port 6, and then the heat insulating gate Is closed, the stirrer 3 is rotated at 50 rpm, the granular FCC waste catalyst and the granular or flaky polyethylene (PE) are mixed and stirred, and the polyethylene (PE) is heated and decomposed. I let you. The decomposition reaction was allowed to proceed at 420 ° C. under atmospheric pressure. During operation of the oil generator, a certain amount of catalyst and residue are discharged by the damper, and the same amount of discharged catalyst is replenished from the filling catalyst tank so that the device can be continuously stopped without stopping. Drove. Meanwhile, the cracked gas was sent to the cooler 10 using N 2 gas (100 ml / min) as a carrier, cooled and liquefied to collect oil.
断熱ゲートを配設することにより、原料が落下する途中で溶解したり、原料投入塔の内壁面に付着することがなく、反応釜への原料供給がスムーズに行えることが確認された。また、ＦＣＣ廃触媒（ＦＣＣ（Ｕ））を用いることにより、反応温度を５℃低下させたにもかかわらず、流出速度が高くなるとともに、収率も多少高くなり、また、ＦＣＣ廃触媒（ＦＣＣ（Ｕ））を用いると、ワックス分が殆ど生成せず、装置への悪影響は見られなかった。更に、上記反応釜の下部に配設した触媒排出装置（ロータリーバルブ、あるいはスクリューコンベア）、及び反応釜の上方の原料投入塔に隣接して配設した充填用触媒タンクにより、上記油化装置を停止することなく連続して運転することができ、その間に生成した分解ガスを連続的に液化して油分を回収することができることが確認された。 It was confirmed that the raw material could be smoothly supplied to the reaction kettle by disposing the heat insulating gate without dissolving the raw material in the middle of dropping or adhering to the inner wall surface of the raw material charging tower. In addition, by using the FCC waste catalyst (FCC (U)), although the reaction temperature is lowered by 5 ° C., the outflow rate is increased and the yield is slightly increased, and the FCC waste catalyst (FCC) is increased. When (U)) was used, almost no wax content was generated, and no adverse effect on the apparatus was observed. Further, the oil generator is provided by a catalyst discharge device (rotary valve or screw conveyor) disposed in the lower portion of the reaction kettle and a filling catalyst tank disposed adjacent to the raw material charging tower above the reaction kettle. It was confirmed that the system can be operated continuously without stopping, and the cracked gas generated during that time can be continuously liquefied to recover the oil.
以上詳述したとおり、本発明は、廃プラスチックの接触分解油化装置及び接触分解油化方法に係るものであり、本発明により、たとえばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチックの廃棄物である廃プラスチック、更には、塩素を組成成分として含有する樹脂、たとえばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等が混入している廃プラスチックを加熱分解する方法及びそのための装置において、油化装置の原料投入塔の原料プラスチックの投入時に、反応釜より伝わる高熱によって原料が落下する途中で溶解したり、原料投入塔の内壁面に付着することがなく、反応釜へのスムーズな原料供給が実現でき、また、原料投入塔の高さを伸ばして原料投入口からの反応釜までの距離を長く取る必要がなく、原料投入塔の高さを大幅に削減することが可能となり、また、ダンパー、ロータリーバルブ、あるいはスクリューコンベア等から構成される触媒排出装置、及びそれと併せて充填用触媒タンクを配設することにより、油化装置を停止することなく連続して使用することが可能となり、油化装置の高効率化と低コスト化を実現できる廃プラスチックの接触分解油化装置及び接触分解油化方法を提供することができる。 As described in detail above, the present invention relates to a catalytic cracking oil converting apparatus and a catalytic cracking oil converting method for waste plastics. According to the present invention, for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), A method of thermally decomposing waste plastics, such as polyethylene terephthalate (PET), which is a plastic waste, and a waste plastic mixed with a resin containing chlorine as a component, such as polyvinyl chloride (PVC), and the like In the above equipment, when the raw material plastic in the raw material input tower of the oil generator is charged, the raw material does not dissolve or adhere to the inner wall of the raw material input tower due to the high heat transmitted from the reaction kettle. Smooth material supply can be realized and the height of the raw material input tower can be extended to increase the reaction kettle from the raw material input port. It is not necessary to take a long distance at the tank, and the height of the raw material input tower can be greatly reduced. In addition, a catalyst discharge device composed of a damper, a rotary valve, a screw conveyor, etc., and packing together with it By disposing a catalyst tank for waste, it is possible to use the oil refiner continuously without stopping it, and the catalytic cracking oil refiner for waste plastic can realize high efficiency and low cost of the oil refiner. And a catalytic cracking process.
１ 反応釜
２ ヒーター（セラミック式）
３ 撹拌機
４ 撹拌機用ＧＭ
５ 原料投入塔
６ 投入ホッパー
７ 断熱ゲート（エアシリンダー式スライドゲート）
８ 分解ガス管
９ 分解ガス吐出口
１０ 冷却器
１１ 油分貯留槽
ａ 安全弁
ｂ 冷却水入口
ｃ 冷却水出口
ｄ Ｎ２パージ口
ｅ ロータリーバルブ
ｆ ナイフゲート（エアシリンダー式）
ｇ 冷却水入口
ｈ 冷却水出口
ｉ Ｎ２パージ口
ｊ 圧力スイッチ
ｋ 温度計
ｌ 冷却水出口
ｍ 冷却水入口
ｎ 液度計（丸ガラス式）
ｏ 手動ポンプバルブ
１２ ロータリーバルブ（断面図）
１３ スクチューコンベア（断面図）
1 Reaction kettle 2 Heater (ceramic type)
3 Stirrer 4 GM for Stirrer
5 Raw material input tower 6 Input hopper 7 Heat insulation gate (air cylinder slide gate)
8 Cracking gas pipe 9 Cracking gas discharge port 10 Cooler 11 Oil storage tank a Safety valve b Cooling water inlet c Cooling water outlet d N 2 purge port e Rotary valve f Knife gate (air cylinder type)
g Cooling water inlet h Cooling water outlet i N 2 purge port j Pressure switch k Thermometer l Cooling water outlet m Cooling water inlet n Hydrometer (round glass type)
o Manual pump valve 12 Rotary valve (cross section)
13 Scout conveyor (cross section)
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