JP2964022B2

JP2964022B2 - 廃プラスチック油化装置

Info

Publication number: JP2964022B2
Application number: JP6014770A
Authority: JP
Inventors: 賢士保田; 信之吉田; 健一長井; 利雄濱
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1994-02-09
Filing date: 1994-02-09
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JPH07224284A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は廃プラスチックを熱分解
し燃料油として回収する装置に関し、より詳細には、熱
分解対象廃プラスチックとして、アクリルニトリル樹脂
やＡＢＳ樹脂のように熱分解すると若干のシアン化水素
を発生するような廃プラスチックを処理する廃プラスチ
ック油化装置に関する。近年、産業界や一般家庭から排
出される廃プラスチックは、その発熱量の高さのために
ごみ焼却炉を損傷し易く、嵩高さのために埋立て処分困
難であるなど、その処理が一つの社会問題となってい
る。この対策として、減容と共に取扱い性の改善を企図
して廃プラスチックを油化し燃料として利用する廃プラ
スチック油化技術が見直されて来ている。このように油
に変換可能なプラスチックとしては、熱可塑性樹脂、特
にポリエチレン、ポリプロピレンなどオレフィン系樹脂
が適している。廃プラスチックの熱分解によって油の回
収を行う技術はかなり古くから研究されて来ており、最
近では上述の事情から幾つかのプロセスが実用化されて
いる。

【０００２】本発明は、これらのプロセスのうち、最も
シンプルな装置構造を持つ廃プラスチックの還流型熱分
解油化装置の改良に関する。

【０００３】

【従来の技術】図２に示される還流型熱分解装置による
廃プラスチックの分解、油化のプロセスについて説明す
る。

【０００４】図２において、油化原料として廃プラスチ
ック(1) がホッパー(2) に貯められている。廃プラスチ
ック(1) は、バルブ(3) を開とすることによって導管
(4) に移動し、所定量移動後バルブ(3) は閉じられる。
次に廃プラスチックは、バルブ(5) を開とすることによ
って、加熱炉(6) 上に設置されている反応釜(7) に投入
され、ここでバーナ(8) で加熱され熱分解される。釜内
の廃プラスチックは、モータ(9) によって駆動される攪
拌器(10)によって攪拌されながら融解し、熱分解反応を
生じる。原料プラスチックの熱分解反応によって飽和、
不飽和、直鎖状、芳香族など原料の種類と条件によって
各種炭化水素ガスが発生する。こうして発生した炭化水
素ガスは比較的高分子の物質から低分子の物質まで広く
分布した成分からなる。

【０００５】この炭化水素ガスは導管(11)を経てノック
アウトポット(12)に入る。この導管(11)の外表面とノッ
クアウトポット(12)の外表面からは環境への熱損失があ
り、これらの外表面積を適切に設計することにより、ノ
ックアウトポット(12)の温度が決定される。ノックアウ
トポット(12)中にはその温度で凝縮、液化する比較的高
分子の物質が液状になって貯められ、これらの物質は還
流管(13)を経て反応釜(7) に還流される。導管(11)とノ
ックアウトポット(12)の外部にジャケットを設け、ここ
に熱媒体を流してより精密な温度制御を行うことによ
り、凝縮温度に合致した還流物質の制御も勿論可能であ
る。

【０００６】ノックアウトポット(12)の温度で凝縮しな
かった比較的低分子の物質の蒸気は導管(14)を経て、ま
ず第１凝縮器(15)に入り、冷却伝熱管(16)の中を流れる
１００℃以上１５０℃以下の温度に調節された冷却媒体
で冷却され、凝縮、液化した後、第１凝縮器(15)の下に
設けられた油貯留槽(21)内に貯められる。冷却媒体はポ
ンプ(20)によって導管(17)と冷却伝熱管(16)内を通過さ
せられ、導管(18)から冷却媒体クーラー(33)に送られ、
図示していないクーリングタワーへの冷却水循環ライン
(34)(35)を流れる冷却水に放熱後、再び導管(19)によっ
てポンプ(20)に循環される。この第１凝縮器(15)では主
として灯油に相当する熱分解油分が凝縮する。

【０００７】第１凝縮器(15)で液化しなかった低分子物
質の蒸気は導管(22)を経て第２凝縮器(23)に入り、ここ
で冷却伝熱管(24)の中を流れる冷却水によって冷却さ
れ、凝縮、液化した後、凝縮液は第２凝縮器(23)の下に
設けられた油貯留槽(29)に貯められる。第２凝縮器(23)
で凝縮、液化する油分はいわゆるガソリンに匹敵し、熱
分解の際に発生する若干の水蒸気も水として凝縮する。
冷却水はポンプ(28)によって導管(25)、冷却伝熱管(2
4)、導管(26)を経て図示していないクーリングタワーに
送られ、放熱後、導管(27)によってポンプ(28)へ循環さ
れる。第２凝縮器(23)で凝縮しなかったさらに低分子量
物質は導管(30)を経て焼却炉(31)に入り、焼却後煙突(3
2)から排ガスとして大気放出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記図２に基づいて説
明したプロセスでは、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリスチレンなどの通常のオレフィン系樹脂の場合は特
に問題はない。

【０００９】しかしながら、熱分解対象プラスチックと
して、アクリルニトリル樹脂やＡＢＳ樹脂のように熱分
解すると若干のシアン化水素を発生するような廃プラス
チックを処理すると、発生したシアン化水素ガスは、比
較的高温で操作される第１凝縮器では凝縮油中に溶解し
ないが、比較的低温で操作される第２凝縮器の凝縮油と
凝縮水中に溶解して来る。したがって、第２凝縮器の回
収物はシアン化水素が微量溶解した軽質油とシアン化水
素水である。シアン化水素は比較的大きな蒸気圧を有
し、気化し易い上に人体に猛毒である。そのため、上記
回収物を燃料としてパイプラインで直接自家燃焼装置に
送って９００℃以上で燃焼させるなど密閉系での処理以
外は、回収物を取り扱う作業者がシアン化水素ガスを吸
入する危険がある。処理対象プラスチックとしてＡＢＳ
樹脂を例にとれば、常圧下で熱分解を行った場合、得ら
れた第２凝縮物上の気体のシアン化水素ガス濃度は室温
で約３０ｐｐｍに達した。

【００１０】本発明はこのような廃プラスチックを対象
としても問題なく油化処理可能である油化装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による廃プラスチ
ック油化装置は、上記目的を達成すべく工夫されたもの
であり、熱分解手段と、熱分解ガスを冷却して液化し、
かつ比較的高温で操作される第１凝縮器と、第１凝縮器
の未凝縮ガスを冷却して液化し、かつ比較的低温で操作
される第２凝縮器とを主体とする廃プラスチック油化装
置において、該第２凝縮器が、第１凝縮器の未凝縮ガス
を鉄分含有冷却液と直接接触させる形式のものであるこ
とを特徴とするものである。

【００１２】熱分解手段は、例えば、バーナを備えた加
熱炉と、その上に設置された反応釜とを主体とし、好ま
しくは攪拌装置、ノックアウトポットなどを備えてい
る。

【００１３】反応釜、特にノックアウトポットから冷却
手段への導管は、ジャケットで保温されていることが好
ましい。

【００１４】比較的高温で操作される第１凝縮器では、
例えば、１００℃以上１５０℃以下の温度に調節された
冷却媒体がその冷却伝熱管内を流される。

【００１５】直接接触形式の第２凝縮器において、鉄分
含有冷却液は通常はシャワー装置により散液される。未
凝縮ガスを鉄分含有冷却液中にバブリングすることもあ
り得る。

【００１６】本発明の好ましい実施形態では、上記廃プ
ラスチック油化装置において、該第２凝縮器の下方に、
回収油と鉄分含有水溶液と難溶性鉄シアン化合物の堆積
物とを分離する分離槽が設けられている。

【００１７】本発明のもう１つの好ましい実施形態で
は、上記廃プラスチック油化装置において、分離槽から
取り出した鉄分含有水溶液にｐＨ調整剤および鉄分を補
充した後該水溶液を第２凝縮器へ循環する循環手段が設
けられている。

【００１８】鉄分含有冷却液を構成する鉄化合物として
は硫酸第１鉄が一般的に使用されるが、鉄化合物はこれ
に限定されない。鉄化合物として硫酸第１鉄を用いる場
合、ｐＨ調整剤としては硫酸が好ましい。

【００１９】

【作用】本発明による廃プラスチック油化装置は、以上
の如く作用する。

【００２０】(1) アクリルニトリル樹脂やＡＢＳ樹脂の
ように熱分解すると若干のシアン化水素を発生するよう
な廃プラスチックの熱分解ガスを、第２凝縮器において
鉄分含有冷却液と直接接触させることにより、第１凝縮
器の未凝縮ガスをこの冷却液中に凝縮させると同時に、
シアン化水素を難溶性鉄シアン化合物としてこの冷却液
中に取り込み、捕集することができる。

【００２１】(2) 本発明の好ましい実施形態では、第２
凝縮器の下方に、回収油と鉄分含有水溶液と難溶性鉄シ
アン化合物の堆積物とを分離する分離槽が設けられてい
るので、凝縮油と水溶液と固体成分との比重差によっ
て、ガスの凝縮によって得られた回収油と、直接接触後
の鉄分含有水溶液と、フェロシアン鉄、フェリシアン鉄
などの難溶性鉄シアン化合物の堆積物とを分離すること
ができる。

【００２２】(3) 本発明のもう１つの好ましい実施形態
では、分離槽から取り出した鉄分含有水溶液にｐＨ調整
剤および鉄化合物を補充した後該水溶液を第２凝縮器へ
循環する循環手段が設けられているので、難溶性鉄シア
ン化合物堆積物除去後の鉄分含有水溶液に硫酸などのｐ
Ｈ調整剤を添加し、シアン化水素との反応によつ消費さ
れた鉄分を硫酸第一鉄の形態で補充し、再調製した鉄分
含有水溶液を第２冷却へ冷却液として循環使用すること
ができる。

【００２３】

【実施例】本発明による廃プラスチック油化装置を図１
に基づいて具体的に説明する。

【００２４】図１において、熱分解対象廃プラスチック
として、アクリルニトリル樹脂やＡＢＳ樹脂のように熱
分解すると若干のシアン化水素を発生するような廃プラ
スチック(1) がホッパー(2) に貯められている。廃プラ
スチック(1) は、バルブ(3)を開とすることによって導
管(4) に移動し、所定量移動後バルブ(3) は閉じられ
る。次に廃プラスチックは、バルブ(5) を開とすること
によって、加熱炉(6) 上に設置されている反応釜(7) に
投入され、ここでバーナ(8) で加熱され熱分解される。
釜内の廃プラスチックは、モータ(9) によって駆動され
る攪拌器(10)によって攪拌されながら融解し、熱分解反
応を生じる。原料プラスチックの熱分解反応によって飽
和、不飽和、直鎖状、芳香族など原料の種類と条件によ
って各種炭化水素ガスが発生する。こうして発生した炭
化水素ガスは比較的高分子の物質から低分子の物質まで
広く分布した成分からなる。

【００２５】この炭化水素ガスは導管(11)を経てノック
アウトポット(12)に入る。この導管(11)の外表面とノッ
クアウトポット(12)の外表面からは環境への熱損失があ
り、これらの外表面積を適切に設計することにより、ノ
ックアウトポット(12)の温度が決定される。ノックアウ
トポット(12)中にはその温度で凝縮、液化する比較的高
分子の物質が液状になって貯められ、これらの物質は還
流管(13)を経て反応釜(7) に還流される。導管(11)とノ
ックアウトポット(12)の外部にジャケットを設け、ここ
に熱媒体を流してより精密な温度制御を行うことによ
り、凝縮温度に合致した還流物質の制御も勿論可能であ
る。

【００２６】ノックアウトポット(12)の温度で凝縮しな
かった比較的低分子の物質の蒸気は導管(14)を経て、ま
ず第１凝縮器(15)に入り、冷却伝熱管(16)の中を流れる
１００℃以上１５０℃以下の温度に調節された冷却媒体
で冷却され、凝縮、液化した後、第１凝縮器(15)の下に
設けられた油貯留槽(21)内に貯められる。冷却媒体はポ
ンプ(20)によって導管(17)と冷却伝熱管(16)内を通過さ
せられ、導管(18)から冷却媒体クーラー(33)に送られ、
図示していないクーリングタワーへの冷却水循環ライン
(34)(35)を流れる冷却水に放熱後、再び導管(19)によっ
てポンプ(20)に循環される。この第１凝縮器(15)では主
として灯油に相当する熱分解油分が凝縮する。

【００２７】第１凝縮器(15)で液化しなかった低分子物
質の蒸気は導管(22)を経て第２凝縮器(23)に入る。アク
リルニトリル樹脂やＡＢＳ樹脂のような廃プラスチック
を熱分解した場合、このガス中には、第１凝縮器で凝縮
しなかったより低分子量の炭化水素系ガスと少量のシア
ン化水素が含まれている。このガスは導管(22)から第２
凝縮器(36)に入り冷却、凝縮、液化する。この凝縮器は
直接接触式構造を有する。すなわち、シャワー装置(39)
から硫酸第１鉄水溶液が凝縮器内に降らされており、こ
の液にガスが直接接触する構造となっている。この液の
流入量は、原料プラスチックの熱分解処理によって発生
するガソリン相当の軽質油分を常温付近まで冷却、凝
縮、液化するに十分な熱量を取り去ることができ、か
つ、該液の温度が第２凝縮器への流入時の温度よりも５
℃程度以上上昇しない量とする。

【００２８】また、単位時間当りに第２凝縮器内を降下
する冷却液の硫酸第１鉄の量は、単位時間当たりに第２
凝縮器に流入するシアン化水素が次の反応によって、鉄
−シアン化合物を生成するに要する量よりも１．５倍以
上過剰になるような値である。

【００２９】６ＣＮ^2-＋Ｆｅ²⁺→（Ｆｅ（ＣＮ）₆）^4- (1) （Ｆｅ（ＣＮ）₆）^4-＋Ｆｅ²⁺→Ｆｅ₂（Ｆｅ（ＣＮ）₆） (2) 第２凝縮器(36)内では流入ガスが冷却水溶液と接触する
ことにより、炭化水素系ガスはガソリン相当の軽質油と
して液化し、同時にガス中の水分の凝縮、シアン化水素
の吸収と、反応式(1) 、(2) によって示すように難溶性
の鉄シアン化合物の生成反応とが生じる。この生成物は
第２凝縮器の凝縮器下部(40)に溜まった後、ここから導
管(41)を経て、分離槽(42)に入る。この槽では、比重差
により軽質油分(43)は最上層に、未反応の過剰鉄分を含
む水溶液(44)は中層に、難溶性鉄シアン化合物の堆積物
(45)は最下層に分離する。軽質油分(43)は製品油として
導管(55)から系外に取り出される。また、鉄シアン化合
物の堆積物(45)は若干の水溶液と共にスラリーとしてバ
ルブ(46)を経て導管(47)から系外へ取り出され、無害化
処理される。

【００３０】導管(48)から取り出された中層の過剰鉄分
含有水溶液はポンプ(49)によって導管(50)から水溶液調
製槽(51)に送られる。ここでは、図示していないクーリ
ングタワーを循環する冷却水ライン内を流れる冷却水に
よって第２凝縮器内で得た熱が放熱されながら、硫酸第
１鉄水溶液が再調製される。すなわち撹拌器(54)で液を
攪拌しながら、導管(52)からの硫酸と導管(53)からの硫
酸第１鉄を過剰鉄分含有水溶液に添加し、硫酸第１鉄水
溶液を調製する。硫酸第１鉄水溶液の濃度は第２凝縮器
(36)の入口で至適値になるように調整され、ｐＨは硫酸
で６以下に調整される。調製した硫酸１鉄水溶液は、つ
いでポンプ(37)によって還流管(38)を経て第２凝縮器(3
6)へ循環される。

【００３１】第２凝縮器(36)で凝縮しなかったさらに低
分子量の物質の蒸気は導管(30)を経て焼却炉(31)に入
り、焼却後煙突(32)から排ガスとして大気放出される。
本実施例ではガスを焼却処理しているが、勿論このガス
を熱分解用の熱源として使用することも可能であり、エ
ネルギー節約になることは言うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】本発明による廃プラスチック油化装置
は、以上の如く構成されているので、熱分解対象廃プラ
スチックとして、アクリルニトリル樹脂やＡＢＳ樹脂の
ように熱分解すると若干のシアン化水素を発生するよう
な廃プラスチックを処理する場合であっても、副生した
シアン化水素ガスによって運転作業者に危険が及ぼされ
ることがなく、廃プラスチックの熱分解油化を支障なく
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の廃プラスチック油化装置を示す概略図で
ある。

【図２】本発明による廃プラスチック油化装置の一例を
示す概略図である。

【符号の説明】

１：廃プラスチック７：反応釜１２：ノックアウトポット１５：第１凝縮器１６：冷却伝熱管３６：第２凝縮器３８：還流管３９：シャワー装置４２：分離槽４３：軽質油分４４：鉄分含有水溶液４５：難溶性鉄シアン化合物堆積物５１：水溶液調製槽

───────────────────────────────────────────────────── 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 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C10G 1/10 B09B 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱分解手段と、熱分解ガスを冷却して液
化し、かつ比較的高温で操作される第１凝縮器と、第１
凝縮器の未凝縮ガスを冷却して液化し、かつ比較的低温
で操作される第２凝縮器とを主体とする廃プラスチック
油化装置において、該第２凝縮器が、第１凝縮器の未凝
縮ガスを鉄分含有冷却液と直接接触させる形式のもので
あることを特徴とする廃プラスチック油化装置。
【請求項２】請求項１記載の廃プラスチック油化装置
において、該第２凝縮器の下方に、回収油と鉄分含有水
溶液と難溶性鉄シアン化合物の堆積物とを分離する分離
槽が設けられていることを特徴とする廃プラスチック油
化装置。
【請求項３】請求項２記載の廃プラスチック油化装置
において、分離槽から取り出した鉄分含有水溶液にｐＨ
調整剤および鉄分を補充した後該水溶液を第２凝縮器へ
循環する循環手段が設けられていることを特徴とする廃
プラスチック油化装置。