JP2023133830A - 廃プラスチック油化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連続稼働を実現し、消費熱エネルギーを低減することが可能な廃プラスチック油化装置を提供すること。【解決手段】油化装置１は、廃プラスチックＰ０を加熱溶融する溶融槽１０と、廃プラスチックＰ０を加熱溶融しながら溶融槽１０に連続投入することが可能な廃プラスチック供給装置２３と、溶融槽１０内の溶融プラスチックＰ１を導入して熱分解ガスＧ１を生成し、熱分解ガスＧ１を溶融槽１０に導入する第１分解槽１１と、溶融槽１０内で廃プラスチックＰ０と熱交換した後の熱分解ガスＧ１を凝縮して得られた生成油を貯留する第１貯油槽と、を有している。溶融槽１０内において、廃プラスチックＰ０は、第１分解槽１１で生成された熱分解ガスＧ１、廃プラスチック供給装置２３から供給される溶融プラスチックＰ１が混在する廃プラスチックＰ０、及び加熱筒１４から供給される熱エネルギーによって溶融される。【選択図】図１

Description

本発明は、廃プラスチック油化装置に関する。

使用後に廃棄されるプラスチック製品、プラスチック製品の製造過程で出たプラスチックの残滓などプラスチックを主成分とする廃プラスチックを加熱溶融し、溶融した廃プラスチックをさらに加熱分解して熱分解ガスを生成し、この熱分解ガスを凝縮し燃料油などの生成油として回収する廃プラスチック油化装置がある。しかし、廃プラスチックの加熱溶融及び加熱分解には多大な消費熱エネルギーを必要とし、この消費熱エネルギーの低減が課題となっていた。

特許文献１には、加熱炉で廃プラスチックを加熱溶融し生成した分解ガスを凝縮し生成油として回収する廃プラスチックの油化装置が開示されている。加熱炉は、オイルバーナー、ガスバーナーによって燃料油又はガスを燃焼させて加熱される。ガスバーナーは、凝縮器を経た後の未分解の分解ガスを燃料としている。また、この油化装置は、加熱炉内の廃プラスチックの油化が終了した後、油化装置の稼働を一旦停止し、廃プラスチックを加熱炉内に再投入して加熱溶融を開始するというものである。

特開２００７－３１５４７

上記特許文献１においては、凝縮器で凝縮されない未分解ガスを燃焼させて加熱炉の熱エネルギーとして使用している。しかし、この未分解ガスの量は加熱炉において廃プラスチックを溶融し分解ガスを生成するのに十分な量を得られないことから、実質的にはオイルバーナーに頼らざるを得ず、消費熱エネルギーを低減することは困難である。また、この油化装置は、連続稼働ができないことから、廃プラスチックの再投入の際に加熱炉の加熱を開始することになるため、エネルギーロスが大きいという課題を有している。

そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、連続稼働を実現し、消費熱エネルギーを低減することが可能な廃プラスチック油化装置を実現しようとするものである。

［１］本発明の廃プラスチック油化装置は、廃プラスチックを加熱溶融する溶融槽と、前記廃プラスチックを加熱溶融しながら前記溶融槽に連続投入することが可能な廃プラスチック供給装置と、前記溶融槽内の溶融プラスチックを導入して熱分解ガスを生成し、前記熱分解ガスを前記溶融槽に導入する第１分解槽と、前記溶融槽内で前記廃プラスチックと熱交換した後の前記熱分解ガスを凝縮して得られた生成油を貯留する貯油槽と、を有していることを特徴とする。

［２］本発明の廃プラスチック油化装置において、前記第１分解槽は、前記溶融プラスチックの導入前、又は前記熱分解ガスの生成過程で重質油を供給することが可能な重質油供給口を有していることが好ましい。

［３］本発明の廃プラスチック油化装置において、前記廃プラスチック供給装置は、スクリューフィーダを有し、前記第１分解槽は、前記スクリューフィーダが挿通される接続管で前記溶融槽に接続され、前記接続管は、前記第１分解槽で生成した前記熱分解ガスを前記スクリューフィーダの周囲に流動させることが可能に構成されていることが好ましい。

［４］本発明の廃プラスチック油化装置において、前記溶融槽は、前記廃プラスチックを収容する溶融筒と、前記溶融筒の外周との間に空間を有して配置され、前記溶融筒を加熱する加熱筒、及び、前記廃プラスチックを溶融する領域と前記溶融プラスチックを流動する領域とに前記溶融筒を区画し、かつ、前記溶融プラスチック及び前記熱分解ガスが通過可能な多数の小孔を有する底板を有し、前記溶融槽は、前記空間及び前記底板を通過する前記第１分解槽から送られる前記熱分解ガス、前記廃プラスチック供給装置によって供給される加熱溶融された廃プラスチック、及び、前記加熱筒から供給される熱エネルギーによって加熱されるよう構成されていることが好ましい。

［５］本発明の廃プラスチック油化装置においては、前記第１分解槽の内壁面には触媒が担持され、
前記内壁面に沿って回転し、前記第１分解槽で生成された分解ガスを前記触媒に吹き付ける気体撹拌翼をさらに有していることが好ましい。

［６］本発明の廃プラスチック油化装置においては、前記溶融槽と前記貯油槽との間に、テレフタル酸の昇華温度に冷却した分解ガスを導入し、前記テレフタル酸を結晶化して排出することが可能なテレフタル酸除去部をさらに有し、前記テレフタル酸除去部は、少なくとも２本の着脱可能なテレフタル酸分離筒を有していることが好ましい。

［７］本発明の廃プラスチック油化装置においては、前記貯油槽の下流側に、前記貯油槽で液化しない分離ガスを導入する水封槽をさらに有し、前記水封槽は、前記分離ガスの塩素成分を中和する中和液を循環する中和槽に接続されていることが好ましい。

［８］本発明の廃プラスチック油化装置においては、前記第１分解槽でオーバーフローした前記溶融プラスチックを導入し前記熱分解ガスを生成する第２分解槽をさらに有し、前記第２分解槽で生成された前記熱分解ガスは、前記溶融槽から送りだされた前記熱分解ガスに合流することが可能に接続され、又は、前記廃プラスチック供給装置を経由して前記溶融槽に接続されていることが好ましい。

廃プラスチック油化装置は、溶融槽で溶融した溶融プラスチックを第１分解槽に導入し、熱分解して生成された熱分解ガスを溶融槽に導入する。廃プラスチックは、第１分解槽で生成した熱分解ガスの熱エネルギー、スクリューフィーダから導入される廃プラスチックを含む溶融プラスチックの熱エネルギー、及び、加熱筒から溶融槽に与えられる熱エネルギーによって溶融される。そのため、廃プラスチックの溶融に必要な外部からの熱エネルギーの供給を抑えることができ、消費熱エネルギーを低減することが可能となる。

また、第１分解槽に予め重質油（例えば、重油など）を供給し加熱すると、溶融に関わる潜熱を必要としないため、短時間で熱分解ガスを生成することができる。この熱分解ガスを溶融槽に還流させれば、溶融槽における廃プラスチックを溶融させる熱エネルギーとして利用することが可能となり、溶融槽内での廃プラスチックの溶融を促進させることが可能となる。

また、廃プラスチック油化装置は、廃プラスチック供給装置によって、廃プラスチックを加熱溶融しながら溶融槽に連続投入することから、廃プラスチックを投入するたびに溶融槽を再加熱しなくてもよいことから、連続運転が可能となり稼働率を高めることが可能となる。

以上説明した本発明の廃プラスチック油化装置は、稼働率を高め、消費熱エネルギーを低減することが可能となる。

廃プラスチック油化装置１の構成を示す構成説明図である。 テレフタル酸除去部４９の構成の１例を模式的に示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態に係る廃プラスチック油化装置１について、図１及び図２を参照しながら説明する。以降の説明において、廃プラスチック油化装置１を簡略して油化装置１と記載することがある。なお、ここで油化対象となる廃プラスチックＰ０は、使用後に廃棄されるプラスチック製品、プラスチック製品の製造過程で出たプラスチックの滓などであって、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、発泡スチロール（発泡スチレン）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、塩化ビニルなどの熱可塑性プラスチックである。

図１は、油化装置１の構成を示す構成説明図である。なお、以下に説明する各図において示す矢印は生成された各分解ガスの流れ方向を示している。油化装置１は、廃プラスチックＰ０を加熱溶融する溶融槽１０、溶融槽１０内の溶融された廃プラスチックＰ０（溶融プラスチックＰ１という）を導入、加熱し熱分解ガスＧ１を生成し、この熱分解ガスＧ１を溶融槽１０に導入する第１分解槽１１を有している。熱分解ガスＧ１は、溶融槽１０で廃プラスチックＰ０と熱交換して温度が低下した分解ガスＧ２となり、分解ガスＧ２は温調器４２を経由して所定の温度に管理された分解ガスＧ３に変化する。油化装置１は、この分解ガスＧ３を凝縮し貯留する第１貯油槽１２、及び第１貯油槽１２で液化しない分離ガスＧ４を凝縮して貯留する第２貯油槽１９を有している。溶融槽１０は、廃プラスチックＰ０を溶融しながら投入する廃プラスチック供給装置２３に接続されている。

溶融槽１０は、廃プラスチック供給装置２３から投入された廃プラスチックＰ０を収容し溶融する有底の溶融筒１３と、溶融筒１３を収容し、溶融筒１３を外周側から加熱する加熱筒１４との二重構造を有している。廃プラスチック供給装置２３は、廃プラスチックＰ０を溶融しながら溶融槽１０に投入する装置である。廃プラスチック供給装置２３において、廃プラスチックＰ０は溶融分と固体分とが混在することから、溶融槽１０内には、固体の廃プラスチックＰ０、流動性を有する溶融プラスチックＰ１及び高沸点の熱分解ガスＧ１が混在する。溶融筒１３と加熱筒１４の間には、空間２２が形成されている。溶融筒１３の底部には、廃プラスチックＰ０を溶融する領域と溶融プラスチックＰ１を流動する領域とを区画し、溶融プラスチックＰ１及び熱分解ガスＧ１が通過可能な多数の小孔を有する底板１５が設けられている。加熱筒１４は、底部が円錐形状の円筒であって、底部及び側面の外周にはヒータ１６が配設され、溶融筒１３を間接的に廃プラスチックＰ０が溶融し流動することが可能な温度に加熱する。

底板１５は、溶融プラスチックＰ１が自然落下可能な多数の小孔を有しており、例えば、網目鋼板などとしてもよい。すなわち、底板１５は、流動性を有する溶融プラスチックＰ１が加熱筒１４の下方に落下し、かつ、第１分解槽１１で生成された熱分解ガスＧ１を溶融筒１３内に送り込むことが可能となるように、小孔の数、大きさ及び配置が設定されている。

溶融筒１３の頂部には、触媒（例えば、合成ゼオライトなど）を投入する触媒投入口１７が設けられ、熱分解ガスＧ１を送り出す接続管１８が接続されている。溶融筒１３の内部には、撹拌翼２０が設けられていて、撹拌翼２０はモータ２１によって回転される。撹拌翼２０は、溶融筒１３内で混在する廃プラスチックＰ０、溶融プラスチックＰ１及び第１分解槽１１から導入した熱分解ガスＧ１を撹拌し、廃プラスチックＰ０の溶融を促進する。

廃プラスチック供給装置２３は、廃プラスチックＰ０をスクリューフィーダ２４に供給するホッパー２５、及び、スクリューフィーダ２４を駆動するモータ２６とから構成されている。スクリューフィーダ２４は、溶融槽１０の上方側に接続され、廃プラスチックＰ０を溶融しながら溶融槽１０に投入する。なお、図示は省略するが、ホッパー２５の手前には、破砕機、洗浄装置、脱水装置などが配設され、スクリューフィーダ２４に供給できるように廃プラスチック原料を破砕し、洗浄、そして脱水したうえでホッパー２５に投入する。なお、スクリューフィーダ２４には、不活性ガス（例えば、窒素ガスＮ_２）を充填し、酸素が溶融槽１０内に入り込み、廃プラスチックＰ０及び溶融プラスチックＰ１が燃焼することを防いでいる。なお、廃プラスチック供給装置２３に投入される廃プラスチックＰ０には、例えば、家庭から出る包装袋などが含まれるため、これらの包装袋などを喰い込み供給可能な喰いこみ装置を廃プラスチック供給装置２３に設けることが好ましい。

溶融槽１０と第１分解槽１１とは、接続管３０によって接続されている。接続管３０は、加熱筒１４の下方側端部と第１分解槽１１の上方側で接続されている。すなわち、第１分解槽１１は、溶融プラスチックＰ１が溶融槽１０から第１分解槽１１に自然流動するように溶融槽１０よりも下方側に配設される。溶融槽１０から導入された溶融プラスチックＰ１は、第１分解槽１１の内周壁に沿って落下する。第１分解槽１１の外周にはヒータ３１が設けられていて、溶融プラスチックＰ１を４００℃～５００℃に加熱する。なお、第１分解槽１１において、溶融槽１０から導入された溶融プラスチックＰ１は、２００℃～３００℃であることから、４００℃～５００℃に加熱する際の消費熱エネルギーは、常温から４００℃～５００℃に加熱する場合よりも低減することができる。

第１分解槽１１の上部には、重質油供給口３２が設けられている。重質油供給口３２からは、重質油ＫＨ及び触媒を供給することが可能としている。重質油ＫＨ（例えば、重油など）は、溶融槽１０の稼働開始前に予め投入される。或いは、溶融槽１０において溶融プラスチックＰ１の第１分解槽１１への供給が遅延するような場合には、第１分解槽１１に重質油ＫＨを追加投入する。このように、重質油ＫＨを第１分解槽１１内に供給することによって、第１分解槽１１における熱分解ガスＧ１の生成を促進し、溶融槽１０に十分な高温の熱分解ガスＧ１を供給することが可能となる。すなわち、溶融槽１０における廃プラスチックＰ０の溶融に必要な熱エネルギーを供給することが可能となる。但し、重質油供給口３２からは粒状の廃プラスチックＰ０を投入することも可能であり、重質油ＫＨに粒状の廃プラスチックＰ０を取混ぜて投入することも可能である。

第１分解槽１１の内部には撹拌機３３が設けられている。撹拌機３３は、第１分解槽１１の底面に沿って回転し、重質油ＫＨ及び溶融プラスチックＰ１を撹拌する撹拌翼３４、及び、熱分解ガスＧ１を撹拌する気体撹拌翼３５を有している。撹拌翼３４及び気体撹拌翼３５は、軸部材３６に固定され、モータ３７によって回転される。撹拌翼３４は、溶融プラスチックＰ１、重質油ＫＨ及び触媒を撹拌して温度を均一にし、溶融プラスチックＰ１から熱分解ガスＧ１の生成を促進する機能を有している。また、撹拌翼３４は、第１分解槽１１の底部に付着する残滓を掻き取る機能を備えている。気体撹拌翼３５は、生成した熱分解ガスＧ１を撹拌する。第１分解槽１１の内周面には、触媒が担持された金属板（図示は省略）が固着されていて、気体撹拌翼３５を回転することによって、熱分解ガスＧ１を触媒に吹き付けるように接触させ、熱分解ガスＧ１の分子配列を整える。

第１分解槽１１で生成された熱分解ガスＧ１は、接続管３８、３９を通って溶融筒１３と加熱筒１４との間の空間２２に導入される。接続管３９には、スクリューフィーダ２４が挿通され、スクリューフィーダ２４は、外周を熱分解ガスＧ１によって加熱される。つまり、スクリューフィーダ２４によって送られる廃プラスチックＰ０は、４００℃～５００℃に加熱されているため、溶融しながら溶融槽１０に投入される。但し、溶融槽１０には、溶融プラスチックＰ１と溶融されなかった廃プラスチックＰ０とが混在する。

なお、接続管３０，３８，３９及び溶融槽１０の周囲は、保温材４０で覆われている。保温材４０を設けることによって、第１分解槽１１から溶融槽１０に至る熱分解ガスＧ１の経路、及び溶融槽１０から第１分解槽１１に至る溶融プラスチックＰ１の経路、及び溶融槽１０自体の温度低下を防いでいる。

続いて、溶融槽１０における廃プラスチックＰ０の溶融について図１を参照して説明する。溶融筒１３の内部には、第１分解槽１１から溶融筒１３と加熱筒１４との間の空間２２、底板１５の小孔を通って送られる熱分解ガスＧ１、廃プラスチック供給装置２３から供給される加熱された廃プラスチックＰ０と溶融プラスチックＰ１、及び、加熱筒１４から熱エネルギーが供給される。これら３通りの供給源から供給される熱エネルギーは、まず、廃プラスチックＰ０の溶融に使用される。つまり、これらの熱エネルギーは、廃プラスチックＰ０の溶融過程の潜熱として消費される。そのため、熱分解ガスＧ１は、溶融槽１０内の廃プラスチックＰ０との熱交換によって温度が低下した分解ガスＧ２となり、第１貯油槽１２側に送られる。

第１分解槽１１から導入した熱分解ガスＧ１は、廃プラスチックＰ０との熱交換によって温度が低下し分解ガスＧ２となる。溶融槽１０から送り出された分解ガスＧ２は、接続管１８、温調器４２、接続管４７を通りテレフタル酸除去部４９に送られる。その際、分解ガスＧ２は、温調器４２で冷却又は加熱されテレフタル酸の昇華温度（約３００℃）の分解ガスＧ３としてテレフタル酸除去部４９に送られる。テレフタル酸除去部４９の構成は、図２を参照して説明する。分解ガスＧ３に含まれるテレフタル酸は、テレフタル酸除去部４９で結晶化し、テレフタル酸除去部４９において３００℃で凝縮された低沸点の軽質油ＫＬとともに第１貯油槽１２に貯留される。第１貯油槽１２は、冷却水Ｗによって常温に冷却される。

第１貯油槽１２は、オーバーフロー壁４３を有している。軽質油ＫＬは、一旦、オーバーフロー壁４３で仕切られた一方の収容部１２Ａに貯留し、一定量になった時に、オーバーフロー壁４３に設けられた孔４３ａから上澄み分が収容部１２Ｂに移動する。収容部１２Ａに貯留される軽質油ＫＬには、結晶化したテレフタル酸の一部、及び分解ガスＧ３に含まれていた微粒子が軽質油ＫＬとの比重差により底部に沈降し、回収することができる。収容部１２Ｂに溜まった軽質油ＫＬは、テレフタル酸や微粒子などを含まない有用な生成油、いわゆる軽油として回収することができる。

第１貯油槽１２において常温で液化しない低沸点の分離ガスＧ４は、冷却器５３で凝縮され第２貯油槽１９にガソリンなどの軽質油ＫＬ０として貯留される。第２貯油槽１９において、液化しない低沸点の分離ガスＧ５は接続管５６を通って水封槽５７（水封器ともいう）に導入される。分離ガスＧ５は、炭素数が５以下のエタンやメタンなどの揮発性燃焼性ガスである。水封槽５７には中和液Ｑが張られている。接続管５６の先端は中和液Ｑ中に常に埋没させており、分離ガスＧ５は中和液Ｑには溶融せず液面より上部空間に浮上し、排出管５８から排出される。なお、水封槽５７の液面高さは一定に保持される。水封槽５７の本来の役割は、溶融槽１０、第１分解槽１１に至る系の圧力を正圧にするためのものであり、溶融槽１０、第１分解槽１１に至る系に酸素が侵入することを防ぐ。

水封槽５７には、中和槽５９が接続されている。本例においては、中和槽５９には、中和液Ｑとして、例えば、苛性ソーダ水溶液が貯留されている。水封槽５７と中和槽５９との間に苛性ソーダ水溶液を循環させることによって、分離ガスＧ５に含まれる塩素を中和する。すなわち、水封槽５７は、上記本来の機能と、脱塩素処理の機能を有している。水封槽５７において液化しない分離ガスＧ６は、排出管５８を通って排ガス処理装置６０に導入される。排ガス処理装置６０は、触媒を用いて分離ガスＧ６を炭酸ガスと水（水蒸気）に分解し排ガスＧＥとして外部に排出する。なお、分離ガスＧ６は、焼却装置などで焼却してから排出することも可能である。焼却する場合において、分離ガスＧ６は塩素を除去していることからダイオキシンの発生を防ぐことができる。

なお、油化装置１は、溶融槽１０と第１分解槽１１との間で、溶融プラスチックＰ１及び熱分解ガスＧ１の熱エネルギーを循環させ、溶融槽１０内で廃プラスチックＰ０を溶融する。油化装置１は、第１分解槽１１に接続する第２分解槽４５を併設することが可能である。第２分解槽４５は、第１分解槽１１とほぼ同じ構成であり、第１分解槽１１でオーバーフローした溶融プラスチックＰ１を収容し４００℃～５００℃で加熱して熱分解ガスＧ１を生成する。第２分解槽４５の上部には、触媒投入口４６が設けられている。触媒投入口４６からは、合成ゼオライトなどの触媒が投入される。触媒は、溶融プラスチックＰ１とともに撹拌翼３４で撹拌され、触媒によって溶融プラスチックＰ１から熱分解ガスＧ１の生成を促進する。触媒投入口４６からは、重質油ＫＨを投入し、熱分解ガスＧ１の生成を促進することが可能である。

第２分解槽４５の内部には第１分解槽１１と同様な撹拌機３３が配設されている。撹拌機３３は、第２分解槽４５の底面に沿って回転し、溶融プラスチックＰ１を撹拌する撹拌翼３４、及び、熱分解ガスＧ１を撹拌する気体撹拌翼３５を有している。撹拌翼３４及び気体撹拌翼３５は、軸部材３６に固定され、モータ３７によって回転される。撹拌翼３４は、溶融プラスチックＰ１を撹拌して温度を均一にする機能と、第２分解槽４５の底部に付着する残滓を掻き取る機能を備えている。気体撹拌翼３５は、生成した熱分解ガスＧ１を撹拌する。第２分解槽４５の内周面には、触媒が担持された金属板（図示は省略）が固着されている。気体撹拌翼３５を回転することによって、熱分解ガスＧ１を触媒に吹き付けるようにして接触させる。溶融プラスチックＰ１からは高沸点の熱分解ガスＧ１が生成されるが、触媒によって熱分解ガスＧ１の分子配列を整える。なお、触媒投入口４６から重質油ＫＨ（例えば、重油）を投入することが可能である。重質油ＫＨと溶融プラスチックＰ１を混合して加熱することで熱分解ガスＧ１の生成を促進することが可能となる。なお、第２分解槽４５は、第１分解槽１１において熱分解ガスＧ１の生成量が想定より少ないときに第１分解槽１１を補完するために設けられるものである。

第２分解槽４５で生成された分解ガスＧ２は、冷却器４８でテレフタル酸の昇華温度（３００℃）に冷却し、溶融槽１０から送られる分解ガスＧ３と接続管４７で合流し、テレフタル酸除去部４９に送られる。

図示は省略するが、第２分解槽４５で生成した熱分解ガスＧ１を、接続管３８に合流させて溶融槽１０に導入してもよい。或いは、第２分解槽４５で生成した分解ガスＧ２を、溶融槽１０に直接導入するようにしてもよい。このようにすれば、第２分解槽４５で生成した熱分解ガスＧ１を、溶融槽１０において、廃プラスチックＰ０の溶融するための熱エネルギーとして使用することが可能となる。溶融槽１０で生成され、冷却器４８で３００℃に冷却された熱分解ガスＧ１は、沸点が３００℃の軽質油成分の分解ガスＧ３と、沸点が３００℃以上の重質油成分とに分離され、重質油成分は液化して溶融槽１０内に落下する。

溶融槽１０、第１分解槽１１及び第２分解槽４５の下部には、それぞれ、各槽に沈殿した溶融プラスチックＰ１の残滓や不純物を取り除くための排出口５０，５１，５２が設けられている。

図２は、テレフタル酸除去部４９の構成の１例を模式的に示す説明図である。図２（ａ）は、テレフタル酸除去部４９を上方から見た平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ切断線で切断した断面図である。図２（ａ）に示すように、接続管４７は、水平方向に接続管４７ａ，４７ｂに分岐され、接続管４７ａ，４７ｂのそれぞれに開閉バルブＶ１，Ｖ２が配設されている。接続管４７ａ，４７ｂには、分解ガスＧ３が導入される。分岐された接続管４７ａ，４７ｂの先端側には、それぞれにテレフタル酸凝縮筒６１Ａ，６１Ｂが配設されている。テレフタル酸凝縮筒６１Ａ，６１Ｂは同じ構成を有しているため、詳細の構成についてはテレフタル酸凝縮筒６１Ａを代表例として図２（ｂ）を参照して説明する。

テレフタル酸凝縮筒６１Ａは、接続管４７ａに連通する横孔６２を有するテレフタル酸分離筒６３、及び、テレフタル酸分離筒６３が挿入される冷却筒６４で構成されている。テレフタル酸分離筒６３と冷却筒６４との間には、分解ガスＧ３が流通可能な空間６５が設けられている。冷却筒６４は、接続管４７ａに垂直に固定されており、テレフタル酸分離筒６１は、接続管４７ａに対してフランジ６６で着脱可能に固定されている。テレフタル酸分離筒６３は有底の筒部材であって、側面には多数の横孔６７が形成されている。接続管４７ａを通過した分解ガスＧ３は、テレフタル酸分離筒６３を通過している間に横孔６７からテレフタル酸分離筒６３と冷却筒６４との間の空間６５に吹き出す。

冷却筒６４には、テレフタル酸分離筒６３の下方側に開閉バルブＶ３が設けられている。また、冷却筒６４は、冷却水Ｗが循環している冷却槽６８で冷却される。分解ガスＧ３は、接続管４７ａ、テレフタル酸分離筒６３、横孔６７を経て冷却筒６４で凝縮され、生成油として軽質油ＫＬ（軽油）が第１貯油槽１２の収容部１２Ａ（図１参照）に一旦貯留される。分解ガスＧ３は、テレフタル酸の昇華温度である３００℃に冷却されているため、分解ガスＧ３に含まれるテレフタル酸はテレフタル酸分離筒６３内で結晶化し、結晶化したテレフタル酸は、横孔６７を通過せずにテレフタル酸分離筒６３に留まる。テレフタル酸が除去された分解ガスＧ３は、冷却筒６４で冷却され、第１貯油槽１２で凝縮される。

既述したように、テレフタル酸除去部４９は、２組のテレフタル酸凝縮筒６１Ａ，６１Ｂを有し、交互に使用可能に構成されている。このことについて、図２（ａ）、図２（ｂ）を参照して説明する。油化装置１を稼働する際、まず、開閉バルブＶ１，Ｖ３は解放し、開閉バルブＶ２を閉鎖する。すると、分解ガスＧ３は、テレフタル酸凝縮筒６１Ａ側に流れ凝縮されるが、いずれ、テレフタル酸凝縮筒６１Ａに結晶化したテレフタル酸が蓄積して分解ガスＧ３の流れを妨げる。そこで、開閉バルブＶ２を解放した後、開閉バルブＶ１を閉鎖する。すると、分解ガスＧ３は、テレフタル酸凝縮筒６１Ｂ側に流れる。テレフタル酸凝縮筒６１Ａ側には分解ガスＧ３は流れていないため、フランジ６６を取り外せばテレフタル酸凝縮筒６１Ａを冷却筒６４から引き抜くことができ、テレフタル酸の結晶を洗い流して接続管４７ａに装着すれば再使用することが可能となる。

すなわち、油化装置１が稼働中であっても、テレフタル酸凝縮筒６１Ａ，６１Ｂのいずれかを取り外して、洗浄又は交換することが可能となる。但し、開閉バルブＶ１，Ｖ２の両方を解放し、所定の時間経過後に、例えば、開閉バルブＶ１を閉鎖してテレフタル酸凝縮筒６１Ａのテレフタル酸分離筒６３を取り出して洗浄するようにしてもよく、その逆でもよい。なお、横孔６７は、直径２ｍｍ～５ｍｍ程度の円形、楕円形、長円やこれらの組み合わせでもよく、テレフタル酸の結晶のサイズなどによって適宜設定される。また、横孔６７の数や配置も適宜設定することができる。

油化装置１は、溶融槽１０で廃プラスチックＰを溶融した溶融プラスチックＰ１を第１分解槽１１に導入し、第１分解槽１１で溶融プラスチックＰ１を加熱分解して生成された熱分解ガスＧ１を溶融槽１０に還流導入する。第１分解槽１１で生成した熱分解ガスＧ１は４００℃～５００℃で溶融槽１０に送られ、溶融槽１０において廃プラスチックＰ０の溶融のための熱エネルギーとして使用する。また、廃プラスチック供給装置２３は、廃プラスチックＰ０を加熱溶融しながら溶融槽１０に連続的に供給することが可能である。溶融槽１０において、廃プラスチックＰ０は、第１分解槽１１で生成した熱分解ガスＧ１の熱エネルギー、廃プラスチック供給装置２３から導入される廃プラスチックＰ０を含む溶融プラスチックＰ１の熱エネルギー、及び、加熱筒１４から溶融槽１０に与えられる熱エネルギーによって溶融される。以上のことから、油化装置１は、連続運転により稼働率を高め、消費熱エネルギーを低減することが可能となる。

第１分解槽１１には、溶融槽１０で溶融された溶融プラスチックＰ１の導入前、又は熱分解ガスＧ１の生成過程で重油などの重質油ＫＨを供給することが可能である。第１分解槽１１に重質油ＫＨを供給することによって、廃プラスチックＰ０を溶融するための熱エネルギーは不要であり、溶融プラスチックＰ１及び溶融プラスチックＰ１から熱エネルギーを得た重質油ＫＨから熱分解ガスＧ１の生成を素早く開始することが可能となる。すなわち、液状の重質油ＫＨ、及び、すでに高温状態の溶融プラスチックＰ１を加熱分解して熱分解ガスＧ１を生成することから、消費熱エネルギーを低減することが可能となる。

廃プラスチック供給装置２３は、廃プラスチックＰ０を溶融槽１０に送るスクリューフィーダ２４を有し、スクリューフィーダ２４は、第１分解槽１１で生成された熱分解ガスＧ１で加温される。つまり、スクリューフィーダ２４内の廃プラスチックＰ０は，熱分解ガスＧ１の熱エネルギーで溶融することが可能となり、消費熱エネルギーを低減することが可能となる。また、廃プラスチック供給装置２３は、油化装置１が稼働中であっても、溶融槽１０への廃プラスチックＰ０の投入を連続的に行うことが可能であり、稼働率を高めることが可能となる。

溶融筒１３自身は、加熱筒１４によって加熱される。但し、第１分解槽１１で生成された熱分解ガスＧ１は、溶融筒１３と加熱筒１４との間の空間２２、さらに、底板１５を通って溶融筒１３内の廃プラスチックＰ０を加熱する。廃プラスチック供給装置２３は、熱分解ガスＧ１によって加熱溶融された溶融プラスチックＰ１が混在する廃プラスチックＰ０を溶融槽１０に供給する。このようにすることによって、廃プラスチックＰ０を低消費エネルギーで溶融することが可能となる。

また、第１分解槽１１は気体撹拌翼３５を有している。気体撹拌翼３５は、第１分解槽１１で生成された熱分解ガスＧ１を第１分解槽１１の内壁面に担持された触媒に吹き付ける。第１分解槽１１では、溶融プラスチックＰ１を４００℃～５００℃で熱分解するため高沸点のガス成分が生成される。触媒は、高沸点のガス成分を低沸点の熱分解ガスＧ１に分解する。従って、第１分解槽１１は、低沸点の熱分解ガスＧ１を高温のままで溶融槽１０に送り込むことが可能となる。

油化装置１は、溶融槽１０と第１貯油槽１２との間に、テレフタル酸の昇華温度（３００℃）に冷却した分解ガスＧ３を導入し、分解ガスＧ３に含まれるテレフタル酸を結晶化して排出するテレフタル酸除去部４９を有している。テレフタル酸除去部４９は、分解ガスＧ３を送る接続管４７に対して独立して着脱可能な少なくとも２本のテレフタル酸分離筒６３を有している。テレフタル酸分離筒６３は、テレフタル酸分離筒６３を通る分解ガスＧ３を冷却してテレフタル酸を結晶化し蓄積する。テレフタル酸分離筒６３は、１本ずつ取り外しが可能であることから、油化装置１の稼働中にテレフタル酸の結晶が溜まった一方のテレフタル酸分離筒６３を取り外して洗浄する。他方はそのまま装着しておく。このように構成することによって、油化装置１の稼働を継続することができ、油化装置１の稼働率を高めることが可能となる。

油化装置１は、第２貯油槽１９の下流側に、第２貯油槽１９で液化しない分離ガスＧ５を導入する水封槽５７を有している。水封槽５７は、中和液Ｑとしての苛性ソーダ水溶液を循環する中和槽５９に接続されている。分離ガスＧ５には、廃プラスチックＰ０に塩素成分を含むプラスチックが含まれることがある。そこで、油化装置１は、水封槽５７に分離ガスＧ５を導入し、塩素成分を苛性ソーダ水溶液で中和して排出する構成にしている。水封槽５７は、溶融槽１０、第１分解槽１１、第２分解槽４５に至る系の圧力を正圧にし、この系に酸素が侵入することを防ぐ本来の機能とともに、分離ガスＧ５に含まれる塩素成分を中和することが可能となる。

油化装置１は、第１分解槽１１でオーバーフローした溶融プラスチックＰ１を加熱分解し熱分解ガスＧ１を生成する第２分解槽４５を付加することが可能である。第２分解槽４５は、第１分解槽１１とほぼ同じ構成であり、溶融プラスチックＰ１を４００℃～５００℃で加熱分解して熱分解ガスＧ１を生成し、冷却器４８で冷却され分解ガスＧ３として接続管４７で溶融槽１０から送り出される分解ガスＧ３と合流する。或いは、第２分解槽４５で生成した熱分解ガスＧ１を溶融槽１０又は第１分解槽１１に導入する構成とすることも可能であり、溶融槽１０や第１分解槽１１の消費熱エネルギーを低減することが可能となる。なお、第２分解槽４５において熱分解ガスＧ１の生成を促進させるために、触媒投入口４６から重質油ＫＨを投入することも可能である。

なお、油化装置１は、溶融槽１０及び第１分解槽１１を各１台で構成する例、或いは、溶融槽１０、第１分解槽１１及び第２分解槽４５を各１台で構成する例をあげ説明したが、複数台で構成することが可能である。図示は省略するが、例えば、廃プラスチック供給装置２３を備える溶融槽１０を２台とし、２台の溶融槽１０の間に第１分解槽１１を配置することが可能である。このような構成においては、２台の溶融槽１０と第１分解槽１１との間で、溶融プラスチックＰ１及び熱分解ガスＧ１の循環を行う。このような構成にすれば、大量の廃プラスチックＰ０を連続的に油化することが可能となる。このような構成においては、第１分解槽１１の容量は、２台の溶融槽１０に対応可能な容量とすることが好ましい。

１…油化装置（廃プラスチック油化装置）、１０…溶融槽、１１…第１分解槽、１２…第１貯油槽、１２Ａ，１２Ｂ…収容部、１３…溶融筒、１４…加熱筒、１５…底板、１８,３０，３８，３９，４７，４７ａ，４７ｂ，５５，５６…接続管、１９…第２貯油槽、２０，３４…撹拌翼、２３…廃プラスチック供給装置、２４…スクリューフィーダ、３２…重質油投入口、３３，３４…撹拌機、３５…気体撹拌翼、４０…保温材、４２…温調器、４５…第２分解槽、４７，４７ａ，４７ｂ…接続管、４８，５３…冷却器、４９…テレフタル酸除去部、５７…水封槽、５８…排出管、５９…中和槽、６０…排ガス処理装置、６１Ａ、６１Ｂ…テレフタル酸凝縮筒、６２，６７…横孔、６３…テレフタル酸分離筒、６４…冷却筒、６５…空間、Ｇ１…熱分解ガス、Ｇ２，Ｇ３…分解ガス、Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６…分離ガス、ＧＥ…排ガス、ＫＨ…重質油（重油）、ＫＬ…軽質油（軽油）、ＫＬ０…軽質油（ガソリン）、Ｐ０…廃プラスチック、Ｐ１…溶融プラスチック、Ｑ…中和液、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…開閉バルブ、Ｗ…冷却水

Claims (8)

1. 廃プラスチックを加熱溶融する溶融槽と、
   前記廃プラスチックを加熱溶融しながら前記溶融槽に連続投入することが可能な廃プラスチック供給装置と、
   前記溶融槽内の溶融プラスチックを導入して熱分解ガスを生成し、前記熱分解ガスを前記溶融槽に導入する第１分解槽と、
   前記溶融槽内で前記廃プラスチックと熱交換した後の前記熱分解ガスを凝縮して得られた生成油を貯留する貯油槽と、を有している、
   ことを特徴とする廃プラスチック油化装置。
2. 請求項１に記載の廃プラスチック油化装置において、
   前記第１分解槽は、前記溶融プラスチックの導入前、又は前記熱分解ガスの生成過程で重質油を供給することが可能な重質油供給口を有している、
   ことを特徴とする廃プラスチック油化装置。
3. 請求項１に記載の廃プラスチック油化装置において、
   前記廃プラスチック供給装置は、スクリューフィーダを有し、
   前記第１分解槽は、前記スクリューフィーダが挿通される接続管で前記溶融槽に接続され、
   前記接続管は、前記第１分解槽で生成した前記熱分解ガスを前記スクリューフィーダの周囲に流動させることが可能に構成されている、
   ことを特徴とする廃プラスチック油化装置。
4. 請求項１に記載の廃プラスチック油化装置において、
   前記溶融槽は、前記廃プラスチックを収容する溶融筒と、前記溶融筒の外周との間に空間を有して配置され前記溶融筒を加熱する加熱筒、及び、前記廃プラスチックを溶融する領域と前記溶融プラスチックを流動する領域とに前記溶融筒を区画し、かつ、前記溶融プラスチック及び前記熱分解ガスが通過可能な多数の小孔を有する底板を有し、
   前記溶融槽は、前記空間及び前記底板を通過する前記第１分解槽から送られる前記熱分解ガス、前記廃プラスチック供給装置によって供給される加熱溶融された前記廃プラスチック、及び、前記加熱筒から供給される熱エネルギーによって加熱されるよう構成されている、
   ことを特徴とする廃プラスチック油化装置。
5. 請求項１に記載の廃プラスチック油化装置において、
   前記第１分解槽の内壁面には触媒が担持され、
   前記内壁面に沿って回転し、前記第１分解槽で生成された分解ガスを前記触媒に吹き付ける気体撹拌翼をさらに有している、
   ことを特徴する廃プラスチック油化装置。
6. 請求項１に記載の廃プラスチック油化装置において、
   前記溶融槽と前記貯油槽との間に、テレフタル酸の昇華温度に冷却した分解ガスを導入し、前記テレフタル酸を結晶化して排出することが可能なテレフタル酸除去部をさらに有し、
   前記テレフタル酸除去部は、少なくとも２本の着脱可能なテレフタル酸分離筒を有している、
   ことを特徴とする廃プラスチック油化装置。
7. 請求項１に記載の廃プラスチック油化装置において、
   前記貯油槽の下流側に、前記貯油槽で液化しない分離ガスを導入する水封槽をさらに有し、
   前記水封槽は、前記分離ガスの塩素成分を中和する中和液を循環する中和槽に接続されている、
   ことを特徴とする廃プラスチック油化装置。
8. 請求項１に記載の廃プラスチック油化装置において、
   前記第１分解槽でオーバーフローした前記溶融プラスチックを導入し前記熱分解ガスを生成する第２分解槽をさらに有し、
   前記第２分解槽で生成された前記熱分解ガスは、前記溶融槽から送り出された前記熱分解ガスに合流することが可能に接続され、又は、前記廃プラスチック供給装置を経由して前記溶融槽に接続されている、
   ことを特徴とする廃プラスチック油化装置。

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