JP2876276B2

JP2876276B2 - プラスチックの熱分解装置

Info

Publication number: JP2876276B2
Application number: JP5187820A
Authority: JP
Inventors: 賢士保田; 登志夫橘; 健一長井; 利雄濱; 善利関口
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1993-07-29
Publication date: 1999-03-31
Anticipated expiration: 2014-03-31
Also published as: JPH0741773A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば廃プラスチ
ックを融解して熱分解させ、発生した熱分解ガスを冷
却、凝縮させ、熱分解油として回収する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなプラスチックの熱分解方法の
１つとして、原料のプラスチックを熱分解反応器内にお
いて融解させると同時に熱分解させ、熱分解により発生
したガスを触媒層に送って低炭素鎖の炭化水素に分解し
た後、冷却、凝縮部において凝縮させることにより軽質
の油を回収する方法が実施されている。

【０００３】ところで、このような方法において、原料
となるプラスチックは、通常産業廃棄物としてプラスチ
ック生産業者から排出されたものや、分別ごみとして排
出されたものが多い。したがって、原料プラスチックに
は、金属やガラス等の異物が混入している。このような
異物は、上記方法において融解時に融解液中に放出さ
れ、連続的にプラスチックの熱分解処理を行っていると
融解液中に蓄積し、プラスチックを融解させるとともに
熱分解させる熱分解反応器内に充満するという問題が生
じる。

【０００４】そこで、従来、上記問題を解決するため
に、間欠的に装置の運転を停止し、装置を常温近くまで
冷却した後蓄積した異物を除去している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法では、異物除去のために装置を常温近くまで冷
却するさいのエネルギーロスと、異物除去後再運転を行
なうまでの昇温に要するエネルギーロスが大きくなり、
熱分解に要する燃費が悪くなるという問題がある。

【０００６】この発明の目的は、上記問題を解決し、装
置を停止させることなく異物を系外に除去することがで
き、異物除去のさいのエネルギーロスを低減しうるプラ
スチックの熱分解装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明によるプラスチ
ックの熱分解装置は、内部でプラスチックを融解させる
とともに熱分解させる熱分解反応器と、一端が熱分解反
応器に接続され、かつ熱分解反応器内の融解液およびそ
の中に混入している異物を排出する異物排出用配管と、
異物排出用配管の他端が接続されている異物捕集容器
と、異物捕集容器内の圧力を大気圧以下に調整する圧力
調整手段とを備えているものである。

【０００８】

【作用】上記のように構成されているプラスチックの熱
分解装置によれば、圧力調整手段により異物捕集容器内
の圧力が大気圧よりも低くなるように調整すると、熱分
解反応器内の融解液およびその中に混入している異物
は、異物排出用配管を通って異物捕集容器内に吸引され
る。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を、図面を参照して
説明する。

【００１０】図１はこの発明によるプラスチックの熱分
解装置を示す。

【００１１】図１において、プラスチックの熱分解装置
は、原料プラスチックを融解させるとともに熱分解させ
る熱分解反応器(1) と異物捕集容器(2) とを備えてい
る。

【００１２】熱分解反応器(1) は、加熱用バーナ(3) を
有する炉(4) 内に配置されている。熱分解反応器(1) の
底面は下方に凹んだ凹球面状となっている。熱分解反応
器(1) の蓋(1a)に、原料プラスチックの供給管(5) と、
熱分解ガスの排出管(6) とが接続されている。供給管
(5) はバルブ(7) を介して原料ホッパ(8) に接続されて
いる。排出管(6) は、炭化水素のさらなる分解を行なう
図示しない触媒層を有する部分に接続されている。そし
て、熱分解ガスは、熱分解反応器(1) から排出管(6) を
経て触媒層を有する部分に送られ、ここで触媒によりさ
らに分解された後、これに続いて冷却、凝縮部に送られ
て凝縮させられ、ここで軽質の油として回収される。

【００１３】熱分解反応器(1) の蓋(1a)を貫通して、中
空状の垂直回転軸(9) が配置されている。垂直回転軸
(9) と蓋(1a)における回転軸(9) が貫通した穴の周囲と
の間はシール装置(10)によりシールされている。垂直回
転軸(9) の下端部は熱分解反応器(1) の底部近傍に位置
している。垂直回転軸(9) の上端部は蓋(1a)よりも上方
に位置しており、歯車(11)(12)を介して駆動モータ(13)
に連結されている。また、垂直回転軸(9) の下端部に複
数の攪拌羽根(14)が固定状に設けられている。各攪拌羽
根(14)は、熱分解反応器(1) の底面の形状に合わせて略
円弧状に湾曲している。

【００１４】垂直回転軸(9) 内に異物吸引管(15)が配置
されている。異物吸引管(15)の上端部は垂直回転軸(9)
の上端よりも上方に伸びており、導管(16)を介して異物
捕集容器(2) に接続されている。異物吸引管(15)と導管
(16)との間にバルブ(17)が設けられている。そして、異
物吸引管(15)と導管(16)とにより異物排出用配管が構成
されている。垂直回転軸(9) の上端と異物吸引管(15)と
の間はシール装置(18)によりシールされている。また、
異物吸引管(15)の下端は垂直回転軸(9) の下端とほぼ同
一高さ位置にある。

【００１５】異物捕集容器(2) には、バルブ(19)を介し
て真空ポンプ(20)（圧力調整手段）が接続されている。
通常、バルブ(19)が開状態となされるとともにバルブ(1
7)が閉状態となされ、さらに真空ポンプ(20)が運転させ
られることにより導管(16)を含んで異物捕集容器(2) 内
が真空状態となされている。

【００１６】このような構成において、産業廃棄物等の
異物を混入した原料プラスチックは、バルブ(7) を開状
態とすることにより原料ホッパ(8) から供給管(5) を通
して熱分解反応器(1) に供給される。この原料プラスチ
ックは、加熱用バーナ(3) の燃焼熱により加熱、融解さ
れ、融解液(21)となる。ここで、反応を促進するため
に、垂直回転軸(9) を駆動モータ(13)により回転させ、
熱分解反応器(1) 内の融解液(21)を攪拌羽根(14)により
攪拌する。融解液(21)は、プラスチックの種類にもよる
が１４０℃以上に維持されると熱分解反応を起こし、熱
分解ガスが発生する。発生したガスは炭素数１〜４０の
炭化水素ガスを主成分とするものであり、排出管(6) を
通って触媒層を有する部分に送られ、ここでさらに低炭
素鎖の炭化水素に分解された後冷却、凝縮部に送られ、
ここで冷却されて凝縮させられ、軽質油として回収され
る。

【００１７】このような操作を続けると、融解液(21)の
中に混入していた金属、ガラス等の異物(22)は熱分解反
応器(1) 内で蓄積してくる。すると、金属、ガラス等の
比重の大きい異物(22)は、攪拌羽根(14)の形状による凝
集効果と熱分解反応器(1) の底面の形状とによって熱分
解反応器(1) の底面の中央部に集積してくる。集積した
異物(22)の量が多くなると、攪拌羽根(14)の損傷や熱分
解反応器(1) の底部での融解液(21)の焦げ付きといった
問題が生じる。これを防止するため、バルブ(17)とバル
ブ(19)とを開状態とし、真空ポンプ(20)を運転すると、
異物捕集容器(2) 内が真空状態にされ、熱分解反応器
(1) 内の融解液(21)は異物(22)とともに異物吸引管(15)
および導管(16)を経て異物捕集容器(2) 内に吸引され
る。こうして、熱分解装置の運転を停止することなく、
異物(22)が除去される。

【００１８】なお、プラスチックを熱分解するさいには
無機炭素が必然的に発生し、融解液(21)中に蓄積する。
金属、ガラス等の異物(22)を除去するのとは別に、融解
液(21)の吸引を定期的に、あるいは随時行なうことによ
って、無機炭素の熱分解反応器(1) 内への蓄積を防止す
ることができる。

【００１９】次に、図１に示す装置を用いて行なった具
体的操作例について、図２〜図４を参照しながら説明す
る。なお、図２は代表的なプラスチック融解液の温度と
蒸気圧との関係を表すグラフであり、図３は真空ポンプ
の排気量と吸引状態を表すグラフであり、図４は真空ポ
ンプの排気量と吸引される異物の関係を表すグラフであ
る。

【００２０】まず、異物吸引管(15)および導管(16)の口
径を５０ｍｍ、異物吸引管(15)の入口（下端）から異物
捕集容器(2) までの長さを５ｍ、熱分解反応器(1) 内の
融解液(21)の液面と異物捕集容器(2) とのヘッド差３
ｍ、異物捕集容器(2) の容積１００リットル、真空ポン
プ(20)の排気量５００リットル／ｍｉｎ、熱分解反応器
(1) 内の融解液(21)の温度を３３０℃にそれぞれ設定し
ておいた。また、バルブ(19)を開状態にするとともにバ
ルブ(17)を閉状態とし、さらに真空ポンプ(20)を運転す
ることにより導管(16)を含んで異物捕集容器(2) 内を真
空状態としておいた。

【００２１】そして、バルブ(17)を開状態にすると、そ
の瞬間に異物吸引管(15)の上部に溜まっている蒸気は吸
引され、しかも熱分解反応器(1) 内が大気圧（７６０ｍ
ｍＨｇ）に維持されているので、熱分解反応器(1) と異
物捕集容器(2) との間に圧力差が生じ、蒸気の吸引に引
続いて吸引管(15)内の融解液(21)はフラッシュ蒸発を起
こしながら吸引され、導管(16)を経て異物捕集容器(2)
内に入る。このときの吸引状態は真空ポンプ(20)の排気
量に依存し、５００リットル／ｍｉｎの真空ポンプ(20)
を使用して１０リットルの融解液(21)を吸引するとき、
バルブ(17)を開状態とした瞬間に融解液(21)はフラッシ
ュ蒸発し、異物捕集容器(2) 内の圧力は０ｍｍＨｇから
５４３ｍｍＨｇまで上昇し、融解液(21)は蒸発潜熱を奪
われて３３０℃から３１４℃まで温度が低下する。この
とき、熱分解反応器(1) と異物捕集容器(2) との間には
圧力差が存在するので、この圧力差によって融解液(21)
は吸引管(15)および導管(16)内を１．５３ｍ／ｓｅｃの
速度で吸引されて異物捕集容器(2) 内に移動する。そし
て、蒸発前の融解液(21)１０リットルを吸引するのに１
３．５秒を要する。

【００２２】この状態で融解液(21)を吸引した場合、図
４に示すように、排気量５００リットル／ｍｉｎの真空
ポンプ(20)では、融解液(21)の吸引速度が１．５３ｍ／
ｓｅｃなので、異物(22)として鉄球を例にとると、直径
８．３ｍｍ以下のものであれば吸引可能となる。

【００２３】なお、図２〜図４から明らかなように、融
解液(21)の状態や、使用する真空ポンプ(20)の排気量等
種々の条件を変更することによって、任意の大きさの異
物(22)を吸引除去することが可能になる。

【００２４】上記実施例においては、圧力調整手段とし
て真空ポンプが用いられているが、これに限定されるも
のではなく、たとえば最初に異物捕集容器に接続されて
いる系を真空状態にした後、異物捕集容器を冷却し、真
空ポンプで排気するのに相当するだけのガスを凝縮させ
た系内を一定圧力に維持する圧力調整手段を用いてもよ
い。

【００２５】

【発明の効果】この発明のプラスチックの熱分解装置に
よれば、上述のようにして、融解液中に混入している異
物を除去することができる。したがって、装置を停止し
て常温付近まで冷却する必要はないので、異物除去のさ
いのエネルギーロスを低減し、熱分解に要する燃費が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の熱分解装置を示す垂直断面
図である。

【図２】代表的なプラスチック融解液の温度と蒸気圧と
の関係を表すグラフである。

【図３】真空ポンプの排気量と吸引状態を表すグラフで
ある。

【図４】真空ポンプの排気量と吸引される異物の関係を
表すグラフである。

【符号の説明】

１熱分解反応器２異物捕集容器１５異物吸引管１６導管２０真空ポンプ（圧力調整手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者濱利雄大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者関口善利大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (56)参考文献特開平６−116567（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−64376（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−10874（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−176349（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C10G 1/10 B09B 3/00 C10J 3/00 C10L 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内部でプラスチックを融解させるととも
に熱分解させる熱分解反応器と、一端が熱分解反応器に
接続され、かつ熱分解反応器内の融解液およびその中に
混入している異物を排出する異物排出用配管と、異物排
出用配管の他端が接続されている異物捕集容器と、異物
捕集容器内の圧力を大気圧以下に調整する圧力調整手段
とを備えているプラスチックの熱分解装置。