JP2964378B2 - 廃プラスチック油化装置 - Google Patents

廃プラスチック油化装置

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JP2964378B2
JP2964378B2 JP6013694A JP1369494A JP2964378B2 JP 2964378 B2 JP2964378 B2 JP 2964378B2 JP 6013694 A JP6013694 A JP 6013694A JP 1369494 A JP1369494 A JP 1369494A JP 2964378 B2 JP2964378 B2 JP 2964378B2
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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

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
分解原料プラスチックとして、気体から固体に比較的高
温で変化するような生成物を発生する廃プラスチック、
例えばポリエチレンテレフタレートを用いる廃プラスチ
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。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、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。
【0005】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)を経て冷却
器(15)に入り、冷却伝熱管(18)の中を流れる冷却水で冷
却され、凝縮、液化した後、冷却器(15)の下に設けられ
た油貯留槽(19)に貯められる。冷却水はポンプ(17)によ
って冷却伝熱管(18)内を通過させられ、導管(16)から図
示していないクーリングタワーに送られ、放熱後再びポ
ンプ(17)によって循環される。冷却器(15)で液化しなか
った低分子物質は導管(20)を経て焼却炉(21)に入り、焼
却後煙突(22)から排ガスとして大気放出される。
【0006】
【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。しかしながら、熱分解原料プラスチック
として、気体から固体に比較的高温で変化するような生
成物を発生するものを用いた場合、導管(14)の内面や冷
却伝熱管(18)の外面に分解生成物の固体が析出し、管の
閉塞や伝熱性の低下などの問題を招く。例えば、熱分解
原料プラスチックとしてポリエチレンテレフタレートを
用いた場合、熱分解の結果としてパラフィン、オレフィ
ンのような通常の熱分解生成物以外に、安息香酸、フタ
ル酸、テレフタル酸、無水フタル酸などが副生し、これ
らが導管(14)の内面や冷却伝熱管(18)の外面に析出して
くる。
【0007】本発明はこのような原料プラスチックを用
いても問題なく油化処理可能で、かつ有用な析出固体の
場合はこれを分離回収することができる油化装置を提供
することを目的とする。
【0008】
【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する
冷却手段とを主体とする廃プラスチック油化装置におい
て、該冷却手段が、熱分解ガスを流通させる胴体と、該
胴体内に配されかつ内部に冷却媒体を流すと共に外面に
液膜を流下させる冷却伝熱管とからなることを特徴とす
るものである。
【0009】本発明による廃プラスチック油化装置は、
必要に応じて、該熱分解ガスの凝縮液と該液膜の液との
混合物から固体成分を除去する分離手段と、固体除去後
の清澄液の少なくとも一部を冷却伝熱管の頂部外面へ液
膜用の液として戻す還流手段とを備えることもある。
【0010】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。
【0011】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。冷却媒体は通常は冷却水であるが、これ以外の
冷却媒体も使用できる。冷却媒体は冷却伝熱管の内部を
上方または下方に流れるが、好ましくは上向きに流れ
る。
【0012】冷却伝熱管の外面を膜状に流下する流下液
としては、好ましくは、本装置によって生成した熱分解
油の一部が用いられる。
【0013】冷却手段を構成する胴体は通常は有底円筒
状である。また、冷却伝熱管は胴体内に1本または複数
本好ましくは垂直に設けられ、内部を冷却媒体が流れる
と共に外面を熱分解油の一部が膜を形成した状態で流下
する。すなわち、該冷却手段は外部液膜流下式構造とな
っている。
【0014】本発明による廃プラスチック油化装置は、
熱分解手段と、熱分解ガスを冷却して液化する冷却手段
とを主体とする廃プラスチック油化装置において、該冷
却手段が、熱分解ガスと冷却媒体とを流通させる直接接
触式のものであってもよい。直接接触式冷却器を採用し
た場合、例えば、冷却媒体を熱交換器内に直接降らせ、
冷却と固体捕集を同時に行うことができる。
【0015】
【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。
【0016】(1) 熱分解原料プラスチックとして、気
体から固体に比較的高温で変化するような生成物を発生
するものを用いた場合、例えば、熱分解原料プラスチッ
クとしてポリエチレンテレフタレートを用いた場合、熱
分解の結果としてパラフィン、オレフィンのような通常
の熱分解生成物以外に、安息香酸、フタル酸、テレフタ
ル酸、無水フタル酸などが副生するが、本発明によれ
ば、廃プラスチックの熱分解ガスを冷却して、結晶その
他固体の発生を伴うような成分を、流下する冷却された
流下液と接触させ、これによって熱分解ガスを冷却、凝
縮させると共に、凝縮の際に析出する固体を流下液中に
取り込み、捕集することができる。
【0017】(2) 固体成分を除去する分離手段と、固
体除去後の清澄液の少なくとも一部を冷却伝熱管の頂部
へ戻す還流手段とが設けられた構造では、凝縮液と流下
液から固体成分を除去する部分と固体除去後の清澄液の
一部を再び流下液として循環させることができる。
【0018】
【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。
【0019】図1において、油化原料プラスチック(1)
としてポリエチレンテレフタレートを含む廃プラスチッ
クがホッパー(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(1
0)によって攪拌されながら融解し、熱分解反応を生じ
る。
【0020】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、芳香族など各種炭化水素の蒸気が
発生するのは図2に示した通常のオレフィン系樹脂と同
じであるが、図1のプロセスではこれら以外に冷却する
と固体となって析出する物質もガスとして発生する。こ
のガスは導管(11)を経てノックアウトポット(12)に入
る。そしてノックアウトポット(12)から比較的高分子の
物質が液状になって循環管(13)を経て反応釜(7) に還流
される。
【0021】ノックアウトポット(12)の温度条件で凝縮
しなかった比較的低分子の物質の蒸気は導管(14)を経て
冷却器(40)に入る。導管(14)の回りにはジャケット(36)
が設けられており、この中をノックアウトポット(12)の
温度と等しいか、やや高い温度にヒータ(39)で加熱され
た熱媒体が流れている。この熱媒体はポンプ(37)によっ
て、配管(38)からジャケット(36)とヒータ(39)を経て循
環される。
【0022】冷却器(40)は、熱分解ガスを流通させる有
底円筒状の胴体(33)と、胴体内に垂直に配されかつ内部
に冷却水を上向きに流すと共に外面に液膜を流下させる
複数本の冷却伝熱管(44)とからなる。胴体(33)の頂部と
底部にはそれぞれ冷却伝熱管(44)に連通したヘッダ部(3
4)(35)が設けられている。頂部ヘッダ部(34)の下には冷
却伝熱管(44)の回りを巡るオーバーフロー壁(32)を有す
る液溜め部(31)が設けられている。冷却伝熱管(44)とオ
ーバーフロー壁(32)との間には小さな間隙が設けられ、
壁(32)をオーバーフローした液がこの間隙を流下し、冷
却伝熱管(44)の外面に膜を形成する。この流下液として
は、本装置によって生成した熱分解油の一部が用いられ
る。こうして、該冷却手段は外部液膜流下式構造となっ
ている。
【0023】冷却器(40)に入った比較的低分子量の炭化
水素と冷却によって固体となる物質(廃プラスチックと
してポリエチレンテレフタレートを処理した場合、熱分
解の結果としてパラフィン、オレフィンのような通常の
熱分解生成物以外に、フタル酸:融点234℃、無水フ
タル酸:融点131℃、安息香酸:融点121℃などが
副生)との混合物は、冷却伝熱管(44)の外面を流下する
冷却された流下液すなわち熱分解油に接触し、冷却され
る。そして、冷却温度が凝縮温度に相当する炭化水素類
は液体に凝縮し、流下液中に凝縮する。この時発生する
凝縮熱は冷却伝熱管(44)を介して内部の冷却水に取り去
られる。この冷却水は図示していないクーリングタワー
に循環配管(41)を通って送られ、そこで放熱後低温にな
り、再び循環配管(42)を通ってポンプ(43)により冷却器
(40)へ送られる。固体析出成分であるガスもこの時冷却
されて凝固し、固体状で流下油の中に取り込まれる。
【0024】析出固体を含む凝縮液と液膜の流下液との
混合物は、胴体(33)の底部に設けられた配管(46)を通っ
て固液分離槽(47)に入り、固体は比重差によって重力沈
降し、槽下部に溜まる。この固体は任意の時期に取出し
口(50)から系外に取り出され、有用物の場合は精製後リ
サイクル利用される。液体中に浮遊した固体の一部はフ
ィルタ(48)で濾別され、固体除去後の清澄液はポンプ(5
2)によって配管(51)を経て固液分離槽(47)から取り出さ
れ、大部分は熱分解回収油製品(53)として系外に取り出
される。この製品油の一部は配管(54)を経てオーバーフ
ロー部(32)へ送られ、再び冷却回収用の流下液として使
用される。冷却器(40)内で液化されなかった低分子炭化
水素ガスは導管(55)を経て、焼却炉(45)内で焼却され煙
突(49)から排出される。本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。
【0025】
【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、図2に示す従来技
術の場合のように、導管の内面や冷却伝熱管の外面に分
解生成物の固体が析出し、管の閉塞や伝熱性の低下など
の問題を招く恐れがなく、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 40:冷却器 33:胴体 44:冷却伝熱管 47:固液分離槽 54:循環管
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 (56)参考文献 特開 昭59−102987(JP,A) 特開 昭64−45495(JP,A) 特開 昭49−111986(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10G 1/10 B09B 3/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱分解手段と、熱分解ガスを冷却して液
    化する冷却手段とを主体とする廃プラスチック油化装置
    において、該冷却手段が、熱分解ガスを流通させる胴体
    と、該胴体内に配されかつ内部に冷却媒体を流すと共に
    外面に液膜を流下させる冷却伝熱管とからなることを特
    徴とする廃プラスチック油化装置。
  2. 【請求項2】 熱分解手段と、熱分解ガスを冷却して液
    化する冷却手段とを主体とする廃プラスチック油化装置
    において、該冷却手段が、熱分解ガスと冷却媒体とを流
    通させる直接接触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。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の廃プラスチック
    油化装置において、該熱分解ガスの凝縮液と該液膜の液
    との混合物から固体成分を除去する分離手段と、固体除
    去後の清澄液の少なくとも一部を冷却伝熱管の頂部外面
    へ液膜用の液として戻す還流手段と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。
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