JP2018099635A - 有機廃棄物処理システム及び有機廃棄物処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の有機廃棄物を処理可能であるとともに、設備の小型化が可能な有機廃棄物処理システム及び有機廃棄物処理方法を提供する。【解決手段】本発明の有機廃棄物処理システムは、水蒸気を発生可能な第１、２水蒸気発生装置９、１１と、有機廃棄物が供給されるとともに、第１、２水蒸気発生装置９、１１と接続されて水蒸気が供給され、有機廃棄物が熱分解されてガス成分を排出するまで、有機廃棄物を水蒸気とともに加熱可能な熱分解室３ａを有する熱分解炉３と、熱分解室３ａと接続されてガス成分及び水蒸気が供給され、ガス成分を接触分解して分解ガス成分とする接触分解触媒が充填された接触分解室を有する第１、２接触分解装置１５、１９、２１と、接触分解室と接続され、分解ガス成分及び水蒸気を凝縮し、液状成分を得るコンデンサ２９と、液状成分から水分を分離し、オイル成分を得る油水分離装置３３とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、有機廃棄物処理システムと、有機廃棄物処理方法とに関する。

プラスチック製品、ゴム製品、木製品等の有機物からなる製品や部品がそれらの使命を終えて有機廃棄物とされた場合、それら有機廃棄物は、焼却されたり、埋め立てられたりして廃棄される他、ナフサ、灯油、軽油等のオイル成分に再生され得る。

例えば、特許文献１に開示された有機廃棄物処理システムは、熱分解炉と接触分解装置とコンデンサとを備えている。熱分解炉は、有機廃棄物が供給され、有機廃棄物が熱分解されてガス成分を排出するまで、有機廃棄物を加熱可能な熱分解室を有している。接触分解装置は、熱分解室と接続されてガス成分が供給され、ガス成分を接触分解して分解ガス成分とする接触分解触媒が充填された接触分解室を有している。コンデンサは、接触分解室と接続され、分解ガス成分を凝縮し、オイル成分を得る。

このような有機廃棄物処理システムでは、熱分解炉の熱分解室において熱分解工程を行い、接触分解装置の接触分解室において接触分解工程を行い、コンデンサにおいて凝縮工程を行う。熱分解工程では、有機廃棄物を加熱して熱分解し、ガス成分を得る。接触分解工程では、接触分解触媒によってガス成分を接触分解し、分解ガス成分とする。凝縮工程では、分解ガス成分を凝縮し、液状成分を得る。得られた液状成分は、分離工程によって種々のオイル成分とされる。こうして、この有機廃棄物処理システム及び有機廃棄物処理方法では、有機廃棄物から有用なオイル成分を得ることができることから、焼却や埋め立てによる処理よりも環境上好ましく、また資源の再利用も可能としている。

特開平６−２２０４６０号公報

しかし、従来の有機廃棄物処理システム及び有機廃棄物処理方法は、種々の有機廃棄物を処理しようとすると、構造が複雑化し、設備が大型化してしまう。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、種々の有機廃棄物を処理可能であるとともに、設備の小型化が可能な有機廃棄物処理システム及び有機廃棄物処理方法を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の有機廃棄物処理システムは、水蒸気を発生可能な水蒸気発生装置と、
有機廃棄物が供給されるとともに、前記水蒸気発生装置と接続されて前記水蒸気が供給され、前記有機廃棄物が熱分解されてガス成分を排出するまで、前記有機廃棄物を前記水蒸気とともに加熱可能な熱分解室を有する熱分解炉と、
前記熱分解室と接続されて前記ガス成分及び前記水蒸気が供給され、前記ガス成分を接触分解して分解ガス成分とする接触分解触媒が充填された接触分解室を有する接触分解装置と、
前記接触分解室と接続され、前記分解ガス成分及び前記水蒸気を凝縮し、液状成分を得るコンデンサと、
前記液状成分から水分を分離し、オイル成分を得る油水分離装置とを備えていることを特徴とする。

本発明の有機廃棄物処理方法は、有機廃棄物を水蒸気とともに加熱し、前記有機廃棄物を熱分解してなるガス成分を前記水蒸気とともに得る熱分解工程と、
前記水蒸気の存在下、接触分解触媒によって前記ガス成分を接触分解して分解ガス成分とする接触分解工程と、
前記分解ガス成分及び前記水蒸気を凝縮し、液状成分を得る凝縮工程と、
前記液状成分から水分を分離し、オイル成分を得る油水分離工程とを備えていることを特徴とする。

本発明の有機廃棄物処理システムでは、熱分解炉の熱分解室において熱分解工程を行い、接触分解装置の接触分解室において接触分解工程を行い、コンデンサにおいて凝縮工程を行い、油水分離装置において油水分離工程を行う。

この間、この有機廃棄物処理システム及び有機廃棄物処理方法では、有機廃棄物を水蒸気とともに加熱するため、ガス成分に大気中の酸素や窒素を含まれ難い。そして、水蒸気は接触分解触媒に何ら悪影響を与えない。このため、種々の有機廃棄物を処理する場合にも、水蒸気発生装置を採用する程度の比較的簡易な構造により、比較的容易にガス成分から液状成分を経てオイル成分を得ることができる。

したがって、本発明の有機廃棄物処理システムや有機廃棄物処理方法によれば、種々の有機廃棄物を処理可能であるとともに、設備の小型化が可能である。

本発明の有機廃棄物処理システムは、熱分解室内を攪拌可能な攪拌手段を備えていることが好ましい。この場合、熱分解室内における熱分解反応を促進することができる。

攪拌手段は、加熱された無数の無機粒体を熱分解室内に投入可能に構成されていることが可能である。この場合、有機廃棄物処理システムが比較的簡易な構造を維持できる。無機粒体としては、アルミナ、シリカ、窒化珪素等からなるボール等を採用することができる。

水蒸気発生装置は、水蒸気を加熱可能であることが好ましい。この場合、高温の水蒸気を熱分解室内に供給して有機廃棄物の熱分解反応を継続できるため、低温の水蒸気が高温になるまで有機廃棄物の熱分解反応を一時的に抑制するようなことがなく、連続した処理が可能になる。

接触分解装置は、接触分解触媒を順次交換可能に構成されていることが好ましい。この場合、連続的な接触分解が可能である。劣化した接触分解触媒は熱分解炉の排熱によって再生されるように構成されていることが好ましい。この場合、省エネに貢献することができる。

オイル成分は、熱分解室を加熱可能な加熱装置に供給可能であることが好ましい。この場合、加熱装置の燃料節減に役に立つ。

熱分解炉は、熱分解室の下方で残渣を受け、交換可能な受けパンを有していることが好ましい。この場合、残渣が熱分解室内に残留することがなく、連続した処理が可能になる。

本発明の有機廃棄物処理システムや有機廃棄物処理方法によれば、種々の有機廃棄物を処理可能であるとともに、設備の小型化が可能である。

図１は、実施例の有機廃棄物処理システムの全体構成図である。 図２は、実施例の有機廃棄物処理システムにおける接触分解装置の模式断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。この有機廃棄物処理システムは、図１に示すように、昇降装置１上に熱分解炉３が載せられている。昇降装置１は昇降モータ１ａを有し、昇降モータ１ａを駆動させることによって熱分解炉３を上下させることが可能になっている。また、昇降装置１は、移動モータ１ｂを有するとともに、下端に複数の車輪１ｃを有しており、移動モータ１ｂを駆動させることによって水平方向に移動可能となっている。

熱分解炉３の上方には熱分解室３ａが設けられている。熱分解室３ａ内には温度センサＴ４が設けられている。また、熱分解室３ａの上方にはダクト３ｂが設けられており、ダクト３ｂには温度センサＴ５が設けられている。

また、熱分解炉３の下方には受けパン３ｃが設けられている。熱分解炉３の側方には、交換用の受けパン３ｃを支持し、回動することができる他の架台３ｄが配置されている。受けパン３ｃは、昇降装置１によって熱分解炉３を上下させることにより、架台３ｄから脱着できるようになっている。各受けパン３ｃには、温度センサＴ９、Ｔ１０が設けられている。

熱分解炉３の下端には加熱装置としてのバーナ３ｅが設けられてる。バーナ３ｅは、受けパン３ｃの交換時に邪魔にならないよう、水平移動可能に構成されている。

熱分解炉３の上端にはホッパ５が設けられている。ホッパ５は開閉モータ５ａを有している。開閉モータ５ａを操作することにより、ホッパ５に供給されたチップ状の有機廃棄物を熱分解室３ａ内に投入したり、投入を止めたりすることが可能になっている。

また、熱分解炉３の中段にはボール投入装置７が設けられている。ボール投入装置７には無数のアルミナ製のボールが充填されている。また、ボール投入装置７は、各ボールを加熱可能なバーナ７ａを有している。ボール投入装置７は、加熱した無数のボールを熱分解室３ａ内に投入できるようになっている。ボール投入装置７が本発明の攪拌手段に相当する。

この有機廃棄物処理システムは、第１、２水蒸気発生装置９、１１を備えている。第１水蒸気発生装置９には灯油管９ａ及び水道管９ｂが接続されている。灯油管９ａは図示しない灯油タンクに接続され、コック９ｃによって第１水蒸気発生装置９に灯油が供給されるようになっている。水道管９ｂはコック９ｄによって第１水蒸気発生装置９に水道水が供給されるようになっている。

また、第１水蒸気発生装置９には第１水蒸気供給管９ｅが接続され、第１水蒸気供給管９ｅには温度センサＴ１及びコック９ｆが設けられている。第１水蒸気供給管９ｅは、第２水蒸気発生装置１１に接続される第１枝管９ｇと、他の第２枝管９ｈとに分岐されている。第１、２枝管９ｇ、９ｈにはコック９ｉ、９ｊが設けられている。第２枝管９ｈは、ホッパ５の下方に接続される第３枝管９ｋと、ボール投入装置７の下方に接続される第４枝管９ｌとに分岐されている。第３、４枝管９ｋ、９ｌには逆止弁９ｍ、ｎ及びコック９ｏ、９ｐが設けられている。

第２水蒸気発生装置１１にはバーナ１１ａが設けられている。また、第２水蒸気発生装置１１には第２水蒸気供給管１１ｂが接続され、第２水蒸気供給管１１ｂには温度センサＴ２、コック１１ｃ及び温度センサＴ３が設けられている。また、第２水蒸気供給管１１ｂはコック１１ｃの下流で複数本の分岐管１１ｃに分岐されており、各分岐管１１ｃは熱分解室３ａ内に延びている。

バーナ３ｅ、７ａ、１１ａには重油管１２ａ、１２ｂ、１２ｃがそれぞれ接続されており、各重油管１２ａ、１２ｂ、１２ｃにはコック１２ｄ、１２ｅ、１２ｆを介して図示しない重油タンクに接続されている。

熱分解室３ａの上端にはガス管１３が接続されており、ガス管１３には第１接触分解装置１５が設けられている。第１接触分解装置１５の接触分解室には、熱分解室３ａで生じたガス成分を接触分解して分解ガス成分とする接触分解触媒が充填されている。ガス管１３には、第１接触分解装置１５の上流側に温度センサＴ６が設けられているとともに、第１接触分解装置１５の下流側に温度センサＴ７が設けられている。ガス管１３は、第１接触分解装置１５の下流において複数本のガス分岐管１３ａ、１３ｂに分岐され、各ガス分岐管１３ａ、１３ｂには第２接触分解装置１９、２１が設けられている。各ガス分岐管１３ａ、１３ｂは第２接触分解装置１９、２１の下流でガス合流管１３ｃに合流されている。

ダクト３ｂの上端には排気管１７が接続されており、排気管１７は排気分岐管１７ａ、１７ｂ、１７ｃに分岐されて各第２接触分解装置１９、２１に供給されている。第２接触分解装置１９、２１は、図２に示すように、接触分解部２０と再生部２２とを有している。接触分解部２０には接触分解室２０ａが形成され、各ガス分岐管１３ａ、１３ｂは接触分解室２０ａ内に連通している。再生部２２には再生室２２ａが形成され、各排気分岐管１７ａ、１７ｂは再生室２２ａ内に連通している。

接触分解部２０及び再生部２２は水平方向で整列しており、それぞれ水平方向に開口２０ｂ、２２ｂを有している。開口２０ｂ、２２ｂには触媒ケース２５が水平方向で移動可能に設けられている。触媒ケース２５には複数の収納部２５ａが形成されており、各収納部２５ａに接触分解触媒Ｃが充填されている。触媒ケース２５はロッド２７ａを水平方向で伸縮可能な可動スライダ２７に接続されている。第２接触分解装置１９、２１で用いられる接触分解触媒Ｃは第１接触分解装置１５で用いる接触分解触媒とは種類が異なる。

図１に示すように、ガス合流管１３ｃにはコンデンサ２９が接続されている。コンデンサ２９にはクーリングタワー３０ａと接続された水循環管３０ｂが接続されている。水循環管３０ｂ内の冷却水はモータ３０ｃによって駆動されるポンプ３０ｄによって循環されるようになっている。

コンデンサ２９の下流には液状成分を案内する案内管２９ａが接続されている。案内管２９ａには温度センサＴ８及びコック３１を介して油水分離装置３３が接続されている。油水分離装置３３内では、比重の小さいオイル成分が上方に溜まり、比重の大きい水が下方に溜まる。このため、油水分離装置３３の上方には、分離されたオイル成分を取り出し得る再利用管３３ａが接続されている。また、油水分離装置３３の下端には、オイル成分と分離された水を排出するためのドレンコック３３ｂが設けられている。オイル成分は、油水分離装置３３から取り出され、再利用され得る。また、オイル成分を比重や沸点等の相違によってさらに分離することも可能である。

排気管１７から分岐した排気分岐管１７ｃは再利用管３３ａが接続されている。排気分岐管１７ｃのさらに下流はコック３５及び逆止弁３７を介してバーナ３ｅに接続されている。

昇降モータ１ａ、移動モータ１ｂ、開閉モータ５ａ、モータ３０ｃ、バーナ３ｅ、７ａ、１１ａ、温度センサＴ１〜１０、コック９ｃ、９ｄ、９ｆ、９ｉ、９ｊ、９ｏ、９ｐ、１１ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、３１、３３ｂ、３５等は図示しない制御盤によって制御されるようになっている。

プラスチック製品、ゴム製品、木製品等の有機物からなり、使命を終えた有機廃棄物は、チップ状にされて有機廃棄物処理システムで処理される。そして、熱分解炉３の熱分解室３ａにおいて熱分解工程を行う。つまり、ホッパ５から供給された有機廃棄物と、第１、２水蒸気発生装置９、１１から供給された水蒸気とはともに熱分解室３ａ内で加熱され、有機廃棄物を熱分解してなるガス成分が水蒸気とともに得られる。

この際、ボール投入装置７により、加熱した無数のボールを熱分解室３ａ内に投入すれば、熱分解室３ａ内における熱分解反応を促進することができる。

また、第１、２水蒸気発生装置９、１１が加熱した水蒸気をホッパ５や熱分解室３ａに供給するため、高温の水蒸気を熱分解室３ａ内に供給して有機廃棄物の熱分解反応を継続できる。このため、低温の水蒸気が高温になるまで有機廃棄物の熱分解反応を一時的に抑制するようなことがなく、連続した処理が可能になっている。

ガス成分及び水蒸気はガス管１３を経て第１接触分解装置１５の接触分解室に供給された後、ガス分岐管１３ａ、１３ｂを経て第２接触分解装置１９、２１の接触分解室２０ａに供給され、それぞれ接触分解工程が行われる。この際、水蒸気の存在下、接触分解触媒によってガス成分を接触分解して分解ガス成分が得られる。

分解ガス成分及び水蒸気はガス合流管１３ｃを経てコンデンサ２９に供給される。コンデンサでは、凝縮工程が行われ、水を含む液状成分が得られる。

液状成分は案内管２９ａを経て油水分離装置３３に供給される。油水分離装置３３では、油水分離工程を行い、液状成分から水分を分離し、オイル成分を得る。

この間、この有機廃棄物処理システム及び有機廃棄物処理方法では、有機廃棄物を水蒸気とともに加熱するため、ガス成分に大気中の酸素や窒素を含まれ難い。そして、水蒸気は接触分解触媒に何ら悪影響を与えない。このため、種々の有機廃棄物を処理する場合にも、第１、２水蒸気発生装置９、１１を採用する程度の比較的簡易な構造により、比較的容易にガス成分から液状成分を経てオイル成分を得ることができる。

したがって、この有機廃棄物処理システムや有機廃棄物処理方法によれば、種々の有機廃棄物を処理可能であるとともに、設備の小型化が可能である。

また、この有機廃棄物処理システムでは、第２接触分解装置１９、２１において、可動スライダ２７がロッド２７ａを伸縮させれば、触媒ケース２５の収納部２５ａの位置を変更することができる。このため、例えば、接触分解室２０ａ内の接触分解触媒Ｃが劣化し、その接触分解能力が低下してくれば、その接触分解触媒Ｃを再生室２２ａ内に位置させて再生することが可能である。また、再生室２２ａで再生した接触分解触媒Ｃを接触分解室２０ａ内に位置させ、高い接触分解能力で接触分解を行うことも可能である。こうして、連続的な接触分解を行うことが可能である。

また、この有機廃棄物処理システムでは、そのような接触分解触媒Ｃの再生を排気分岐管１７ａ、１７ｂから導く熱分解炉３の排熱によって行うことが可能であるため、省エネに貢献することができる。

さらに、この有機廃棄物処理システムでは、油水分離装置３３で得られたオイル成分を再利用管３３ａを経てバーナ３ｅに供給可能であるため、燃料節減も行うことができる。

また、この有機廃棄物処理システムでは、熱分解炉３が交換可能な受けパン３ｃを有しているため、残渣が熱分解室３ａ内に残留することがない。この点においても、この有機廃棄物処理システムは連続した処理が可能になっている。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

本発明は有機廃棄物の処理及び再利用に利用可能である。

９、１１…第１、２水蒸気発生装置
３ａ…熱分解室
３…熱分解炉
Ｃ…接触分解触媒
２０ａ…接触分解室
１５、１９、２１…接触分解装置
２９…コンデンサ
３３…油水分離装置
７…ボール投入装置（攪拌手段）
３ｃ…受けパン

Claims (9)

1. 水蒸気を発生可能な水蒸気発生装置と、
   有機廃棄物が供給されるとともに、前記水蒸気発生装置と接続されて前記水蒸気が供給され、前記有機廃棄物が熱分解されてガス成分を排出するまで、前記有機廃棄物を前記水蒸気とともに加熱可能な熱分解室を有する熱分解炉と、
   前記熱分解室と接続されて前記ガス成分及び前記水蒸気が供給され、前記ガス成分を接触分解して分解ガス成分とする接触分解触媒が充填された接触分解室を有する接触分解装置と、
   前記接触分解室と接続され、前記分解ガス成分及び前記水蒸気を凝縮し、液状成分を得るコンデンサと、
   前記液状成分から水分を分離し、オイル成分を得る油水分離装置とを備えていることを特徴とする有機廃棄物処理システム。
2. 前記熱分解室内を攪拌可能な攪拌手段を備えている請求項１記載の有機廃棄物処理システム。
3. 前記攪拌手段は、加熱された無数の無機粒体を前記熱分解室内に投入可能に構成されている請求項２記載の有機廃棄物処理システム。
4. 前記水蒸気発生装置は、前記水蒸気を加熱可能である請求項１乃至３のいずれか１項記載の有機廃棄物処理システム。
5. 前記接触分解装置は、前記接触分解触媒を順次交換可能に構成されている請求項１乃至４のいずれか１項記載の有機廃棄物処理システム。
6. 劣化した前記接触分解触媒は前記熱分解炉の排熱によって再生されるように構成されている請求項５記載の有機廃棄物処理システム。
7. 前記オイル成分は、前記熱分解室を加熱可能な加熱装置に供給可能である請求項１乃至６のいずれか１項記載の有機廃棄物処理システム。
8. 前記熱分解炉は、前記熱分解室の下方で残渣を受け、交換可能な受けパンを有している請求項１乃至７のいずれか１項記載の有機廃棄物処理システム。
9. 有機廃棄物を水蒸気とともに加熱し、前記有機廃棄物を熱分解してなるガス成分を前記水蒸気とともに得る熱分解工程と、
   前記水蒸気の存在下、接触分解触媒によって前記ガス成分を接触分解して分解ガス成分とする接触分解工程と、
   前記分解ガス成分及び前記水蒸気を凝縮し、液状成分を得る凝縮工程と、
   前記液状成分から水分を分離し、オイル成分を得る油水分離工程とを備えていることを特徴とする有機廃棄物処理方法。

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