JP3064131U - プラスチックの連続乾留熱分解油化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 稼働中の安全性が向上し、かつ重質油と軽質
油とが効率よく分離されるプラスチックの連続乾留熱分
解油化装置を提供する。 【解決手段】 被処理プラスチックの常温圧縮用の第１
のフィーダーと、溶解及び脱塩素用の横型第２のスクリ
ューフィーダーと、低温域熱分解用の傾斜型第３のスク
リューフィーダーと、高温域熱分解用の傾斜型第４のス
クリューフィーダーと、循環加熱不活性ガスが前記第２
〜第４のスクリューフィーダーにそれぞれ循環供給され
る第１〜第３の加熱装置と、第３、第４のスクリューフ
ィーダーと連結する冷却器と、第１の気液分離器と、そ
の下部に連結する第２の気液分離器と、第２の気液分離
器の上部に連結する第３の気液分離器とを備えるプラス
チックの連続乾留熱分解油化装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、プラスチック特に廃プラスチックの連続乾留熱分解油化装置に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

近年、プラスチック製品の消費量は増加の一途を辿っており、廃プラスチック を焼却したり埋め立てたりするのではなく、熱分解油化して再資源化することが 望まれている。 処理される廃プラスチック（以下、被処理プラスチックという）を熱分解油化 するには、大別して、溶融浴式、二段式、スクリュー式、パイプスチル式、流動 層式、接触式の六つの方法が挙げられる。このうち、スクリュー式は、比較的構 造が簡単で、連続的に熱分解油化が可能であるため、処理効率が良いとされてい る。そしてこのスクリュー式を用いたプラスチック連続乾留熱分解油化装置とし ては、横一段方式と横二段方式とが提案されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記スクリュー式のプラスチック乾留熱分解油化装置では、スクリューを直接 熱風で加熱するか、またはマイクロ波を使用して加熱しているが、スクリューフ ィーダーの外周を囲っている管体にクラックなどが発生すると、漏洩した揮発性 ガスにより、爆発や燃焼などの重大な問題を引き起こすこととなった。また、搬 入ホッパーから最初のスクリューフィーダーに搬入した被処理プラスチックを加 熱下で圧縮すると、プラスチックが熱で急激に溶解することにより系内に空気が 流入する、ブローアウトと呼ばれる現象が発生する問題もあった。さらに、プラ スチックを油化して得られる重質油と軽質油との分離が、効率よく行われていな かった。 本考案は、上記スクリュー式を四段方式とし、かつ加熱媒体に不活性ガスを用 いて上記問題点を解決して、従来よりも稼働中の安全性が向上し、さらに重質油 と軽質油とが効率よく分離されるプラスチックの連続乾留熱分解油化装置を提供 することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

すなわち本考案は、被処理プラスチックの投入ホッパーの下部に連通し、進行 方向先端部が細い被処理プラスチックの圧縮および搬送用の第１のスクリューフ ィーダーと、 前記第１のスクリューフィーダーの先端に連結され、被処理プラスチックの溶 解及び脱塩素を目的とし、外周が囲われた横型の第２のスクリューフィーダーと 、少なくとも前記第２のスクリューフィーダーの一部を取り囲む第１の加熱炉と 、前記第１の加熱炉へ溶解に必要な温度を有する不活性ガスが循環供給される第 １の加熱装置と、 前記第２のスクリューフィーダーの先端に連結され、低温域で被処理プラスチ ックを熱分解させる傾斜型の第３のスクリューフィーダーと、前記第３のスクリ ューフィーダーの外周を取り囲む第２の加熱炉と、前記第２の加熱炉へ第１段の 熱分解温度を有する不活性ガスが循環供給される第２の加熱装置と、 前記第３のスクリューフィーダーの先端に連結され、高温域で熱分解される被 処理プラスチックを熱分解させる傾斜型の第４のスクリューフィーダーと、前記 第４のスクリューフィーダーの外周を取り囲む第３の加熱炉と、前記第３の加熱 炉へ前記第１段の熱分解温度より高い第２段の熱分解温度を有する不活性ガスが 循環供給される第３の加熱装置と、 前記第３のスクリューフィーダーと第４のスクリューフィーダーとの上端近傍 にそれぞれ連結された連通管と連結されてなる冷却器と、第１の気液分離器と、 その下部より抜き出された液体分より重質油分を分離するための第２の気液分離 器と、前記気体を冷却し、軽質油分をコンデンスさせるための第３の気液分離器 とを備えてなることを特徴とする。

【０００５】

【考案の実施の形態】

以下、図に基いて本考案の実施の態様の一例を説明する。 図１は本考案のプラスチックの連続乾留熱分解油化装置の一例を示す断面模式 図である。本装置は、圧縮部１と溶解部２０と第１の分解部４０と第２の分解部 ６０と分離部８０とからなる。 圧縮部１は、被処理プラスチック破砕片を投入ホッパー２から横形の第１のス クリューフィーダー３に投入し、搬送する間に常温で圧縮する部分である。 より具体的には、横形の第１のスクリューフィーダー３はモータＭｌで駆動さ れるスクリュー４の外周が管体５にて囲まれてなり、その管体５の進行方向後端 部の上部は一部開口され、その開口部６がプラスチック破砕片を収納する投入ホ ッパー２と連通している。管体５は進行方向先端部に向けて徐々に細くなってい るため、投入ホッパー２から第１のスクリューフィーダー３に投入されたプラス チック破砕片は、進行方向に搬送されつつ圧縮される。ここでプラスチックが充 分に圧縮されるので、次に溶解部２０で加熱溶解しても、急激な体積の減少は防 止できる。

【０００６】 溶解部２０は、第１のスクリューフィーダー３から搬送されたプラスチックを 第２のスクリューフィーダー２１で搬送する間に、プラスチックを第１の加熱装 置２２により予備溶解しかつ脱塩素する部分である。 横形の溶解用の第２のスクリューフィーダー２１はモータＭ２で駆動されるス クリュー２３の外周が管体２４にて囲まれてなり、その管体２４の進行方向後端 部の上部は一部開口され、この第２のスクリューフィーダー２１は第１の加熱炉 ２５に少なくとも一部が覆われている。

【０００７】 第１の加熱装置２２は、熱交換器２６、ブロワー２７、揮発性ガス検知機３０ を設置した不活性ガスクローズドシステム２８、熱交換器に加熱用熱風を供給す る熱風発生装置２９を備えており、第１の加熱炉２５へ、溶解に必要な温度を有 する循環加熱不活性ガスをフィーダー下流前方より上流後方に循環供給するもの である。 この熱風発生装置２９は横形の第２のスクリューフィーダー２１の内部のプラ スチック破砕片を加熱炉２５部分では２５０℃程度まで上昇させるように加熱す ることができ、望ましくは進行方向後端部では１００℃程度となる温度勾配で加 熱することができる。

【０００８】 加熱炉２５を貫通した第２のスクリューフィーダー２１の管体２４は、延長し て第１の分解部４０の傾斜型の分解用第３のスクリューフィーダー４１の管体４ ２の後端部と連結している。第２のスクリューフィーダー２１の内部のスクリュ ー２３の前端部は、第３のスクリューフィーダー４１と連結する先端部から離れ た途中位置で終端をなしていることが望ましい。 この途中位置における管体２４には塩素ガス処理設備３１へ連通する開口部３ ２が形成されている。また、管体２４の別の開口部３３からは不活性ガスが流入 されている。

【０００９】 溶解部２０においては、被処理プラスチックは第２のスクリューフィーダー２ １で搬送される間に加熱炉２５により２５０℃位まで予備加熱される。この予備 加熱の状態でプラスチックは液状またはゲル状となる。このとき、プラスチック の中の例えばＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）に含まれている塩素や、他のプラスチッ クに付着している塩化物類がガス化して塩素ガスとなる。ここで、第２のスクリ ューフィーダー２１の前端部ではスクリュー２３が管体２４の途中で終端をなし ているので、第２のスクリューフィーダー２１の内部の前端部が溶解したプラス チックで閉塞されることになり、上記塩素ガスはその後方の開口部３２から外部 へ排出され、そこに連通した塩素ガス処理設備３１で処理される。また、この溶 解して第２のスクリューフィーダー２１の内部の前端部を閉塞しているプラスチ ックは、空気が管路３４を通って第１の分解部４０に流入するブローアウト現象 を防ぐことができる。

【００１０】 なお、上記の実施形態では、管体２４の開口部３２を塩素ガス処理設備３１と 連通しているが、ホッパー２にプラスチックを投入する時、同時に生石灰などの 中和剤を混入させると、管体２４内で塩素ガスが分離された時、この中和剤と反 応して塩化カルシウムのような安定した形となり、最終的に残渣として回収する ことが可能であり、この場合では前記のような塩素ガス処理設備を省略すること ができる。 また、開口部３３から流入する不活性ガス、加熱炉に循環供給する不活性ガス は、通常使用されるもので良く、例えば窒素ガスが好ましい。

【００１１】 第１の分解部４０では、傾斜型の分解用の第３のスクリューフィーダー４１の 管体４２の内部にはそのほぼ全長にわたってプラスチックを上方に向けて搬送す るスクリュー４３が配設され、そのスクリュー４３は、管体４２の上方外部に管 体４２内に空気が入らないように気密に取り付けたモータＭ３によって駆動され る。第３のスクリューフィーダー４１の外周部分及び第２のスクリューフィーダ ー２１が第１の加熱炉２５から第１の分解部４０に向けて延長する部分は、第２ の加熱炉４４で取り囲まれている。

【００１２】 第２の加熱炉４４へ連通する第２の加熱装置４５は、第１の加熱装置２２と同 様に熱交換器４６、ブロワー４７、不活性ガスクローズドシステム４８、熱交換 器に加熱用熱風を供給する熱風発生装置４９、揮発性ガス検知機５０を備えてお り、比較的低温の第１段の熱分解に必要な温度を有する循環加熱不活性ガスを第 ３のスクリューフィーダー４１下流前方より上流後方に循環供給するものである 。 この熱風発生装置４９では、第３のスクリューフィーダー４１の上端部の最高 温度が４００℃、下端部の最高温度が３５０℃となるように設定することができ る。 また、第３のスクリューフィーダー４１の管体４２の上端近傍は上下に開口し 、上方開口部は管路５１によって、好ましくは脱クロル槽５２を介して、分離部 ８０の冷却器８１と連通し、下方開口部は管路５３によって第２の分解部６０の 第４のスクリューフィーダー６１の管体６２の後端部と連通している。

【００１３】 ここで、第１の分解部４０の作用について述べると、第２のスクリューフィー ダー２１のスクリュー２３の前方部に滞留しているゲル状に溶解されたプラスチ ックは、次々に送り込まれてくるゲル状プラスチックにて前方へ押され、第１の 分解部４０の第３のスクリューフィーダー４１内に送り込まれる。そしてプラス チックがこの第３のスクリューフィーダーの内部を上方に移動する間に、このス クリューフィーダーの外部が上方から下方にかけて例えば最高で４００℃から３ ５０℃までの混度勾配を有する熱風で加熱されると、多様なプラスチックのうち 溶解部２０で液化しだしたＰＶＣを始め、ユリア樹脂、ポリウレタン樹脂、フェ ノール樹脂、メタクリル樹脂、またポリスチレンのような比較的低温でガス化す る樹脂は、混合状態であっても熱分解温度の違いにより、それぞれ固有の熱分解 温度で徐々に熱分解してガス化される。 なお、第３のスクリューフィーダー４１は傾斜して配置され、フィーダーの上 方から下方へ加熱されると、内部のプラスチックは上方に移動するに従い徐々に 高温に加熱されることになり、熱の制御が簡単であり、下部より徐々にガス化し ていくために炭化しにくく、油化効率が良い。

【００１４】 この第３のスクリューフィーダー内で分解して発生したガスはこのスクリュー フィーダーの上端近傍の開口から上方の管路５１を通って脱クロル槽５２に導か れる。一方、第１の分解部４０で分解されなかった残留プラスチックは下方の管 路５３を通って第２の分解部６０へ送られる。

【００１５】 第２の分解部６０は第１の分解部と同様な傾斜型の第４のスクリューフィーダ ー６１を有し、この第４のスクリューフィーダーは第１の分解部と同様に、管体 ６２、スクリュー６３、モータＭ４を有し、第３の加熱炉６４で取り囲まれてい る。第３の加熱炉６４へ連通する第２の加熱装置６５は、第１の分解部と同様に 、熱交換器６６、ブロワー６７、不活性ガスクローズドシステム６８、熱交換器 に加熱用熱風を供給する熱風発生装置６９、揮発性ガス検知機７０を備えており 、前記第１段の熱分解温度よりも高い第２段の熱分解に必要な温度を有する循環 加熱不活性ガスを第４のスクリューフィーダー６１下流前方より上流後方に循環 供給するものである。 この熱風発生装置６９では、第４のスクリューフィーダー６１の上端部の最高 温度が５００℃、下端部の最高温度が４５０℃となるように設定することができ る。 また、第４のスクリューフィーダーの管体６２の上端近傍は上下に開口し、上 方開口部は管路７１によって、好ましくは上流側の脱クロル槽５１を介して、下 流側の分離部８０内の冷却器８１に連通し、下方開口部は管路７２を介して残渣 モータ７３によって残渣タンク７４と連通している。

【００１６】 第２の分解部６０では、第１の分解部４０で分解されなかった残留プラスチッ クを管路５３を介して第４のスクリューフィーダー６１の下端部でその内部へ受 け入れ、スクリュー６３の回転により残留プラスチックをその上方に搬送する。 第４のスクリューフィーダー６１では、上端部から下端部にかけて、例えば５０ ０℃から４５０℃までの温度勾配で加熱すると、ポリプロピレンやポリエチレン などの、高温でガス分解が進行する樹脂を緩やかに分解させてガス化させること ができる。これにより、被処理プラスチックが、熱分解温度の違う多種類の樹脂 であっても、効率よく熱分解することができる。

【００１７】 金属や砂等の溶融しない残渣や、脱塩素のために溶解部２０に生石灰として添 加され塩素と化合した塩化カルシウムは、第４のスクリューフィーダー６１の上 方部から管路７２を通して落下して残渣モータ７３により残渣タンク７４の水の 中に入り、水封される。この水封により、万一、第４のスクリューフィーダー６ １を囲む外周部分に亀裂等が入っても、水封された残渣タンク７４が安全弁の役 割を果たすので火災や爆発等を防止できる。 また、第２乃至第４のスクリューフィーダー２１、４１、６１の管体から揮発 性ガスが漏洩しても、揮発性ガス検知機３０、５０、７０により稼働を急停止さ せて、爆発や燃焼を防ぐことができる。

【００１８】 分離部８０の冷却器８１は、第１の気液分離器８２と、その下部より抜き出さ れた液体分より重質油分を分離するための第２の気液分離器８３と、前記第２の 気液分離器の上部より気体分を引き抜くための真空ポンプ８４と、前記気体分を 冷却し、軽質油分をコンデンスさせるための第３の気液分離器８５とに連通して いる。 また、第２の気液分離器８３、第３の気液分離器８５の下部はそれぞれ重質油 の回収タンク８６と軽質油の回収タンク８７に連通している。なお、第１の気液 分離器８２、第３の気液分離器８５の上部は排ガス処理設備（図示せず）に連通 している。 第１の分解部４０および第２の分解部６０のガス分解で生成したガスは、共に 脱クロル槽５２を経て分離部８０に導かれて油化され、生成油は重質油と軽質油 とに分離して回収タンク８６、８７に取り出される。

【００１９】

【考案の効果】

本考案のプラスチックの連続乾留熱分解油化装置によれば、先に常温で被処理 プラスチックを圧縮し、ついで第２のスクリューフィーダーで溶解するため、ブ ローアウトの発生も抑制できる。また、気液分離器を三段にすることにより、分 離性の良い重質油と軽質油とが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のプラスチックの連続乾留熱分解油化装
置の一例を示す断面模式図である。

【符号の説明】

１ 圧縮部 ２ 投入ホッパー ３ 第１のスクリューフィーダー ４ スクリュー ５ 管体 ６ 開口部 ２０ 溶解部 ２１ 第２のスクリューフィーダー ２２ 第１の加熱装置 ２３ スクリュー ２４ 管体 ２５ 第１の加熱炉 ２６ 熱交換器 ２７ ブロワー ２８ 不活性ガスクローズドシステム ２９ 熱風発生装置 ３０ 揮発性ガス検知機 ３１ 塩素ガス処理設備 ３２ 開口部 ３３ 開口部 ３４ 管路 ４０ 第１の分解部 ４１ 第３のスクリューフィーダー ４２ 管体 ４３ スクリュー ４４ 第２の加熱炉 ４５ 第２の加熱装置 ４６ 熱交換器 ４７ ブロワー ４８ 不活性ガスクローズドシステム ４９ 熱風発生装置 ５０ 揮発性ガス検知機 ５１ 管路 ５２ 脱クロル槽 ５３ 管路 ６０ 第２の分解部 ６１ 第４のスクリューフィーダー ６２ 管体 ６３ スクリュー ６４ 第３の加熱炉 ６５ 第３の加熱装置 ６６ 熱交換器 ６７ ブロワー ６８ 不活性ガスクローズドシステム ６９ 熱風発生装置 ７０ 揮発性ガス検知機 ７１ 管路 ７２ 管路 ７３ 残渣モータ ７４ 残渣タンク ８０ 分離部 ８１ 冷却器 ８２ 第１の気液分離器 ８３ 第２の気液分離器 ８４ 真空ポンプ ８５ 第３の気液分離器 ８６ 重質油タンク ８７ 軽質油タンク Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４ モータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理プラスチックの投入ホッパーの下
   部に連通し、進行方向先端部が細い被処理プラスチック
   の圧縮および搬送用の第１のスクリューフィーダーと、 前記第１のスクリューフィーダーの先端に連結され、被
   処理プラスチックの溶解及び脱塩素を目的とし、外周が
   囲われた横型の第２のスクリューフィーダーと、少なく
   とも前記第２のスクリューフィーダーの一部を取り囲む
   第１の加熱炉と、前記第１の加熱炉へ溶解に必要な温度
   を有する不活性ガスが循環供給される第１の加熱装置
   と、 前記第２のスクリューフィーダーの先端に連結され、低
   温域で被処理プラスチックを熱分解させる傾斜型の第３
   のスクリューフィーダーと、前記第３のスクリューフィ
   ーダーの外周を取り囲む第２の加熱炉と、前記第２の加
   熱炉へ第１段の熱分解温度を有する不活性ガスが循環供
   給される第２の加熱装置と、 前記第３のスクリューフィーダーの先端に連結され、高
   温域で熱分解される被処理プラスチックを熱分解させる
   傾斜型の第４のスクリューフィーダーと、前記第４のス
   クリューフィーダーの外周を取り囲む第３の加熱炉と、
   前記第３の加熱炉へ前記第１段の熱分解温度より高い第
   ２段の熱分解温度を有する不活性ガスが循環供給される
   第３の加熱装置と、 前記第３のスクリューフィーダーと第４のスクリューフ
   ィーダーとの上端近傍にそれぞれ連結された連通管と連
   結されてなる冷却器と、第１の気液分離器と、その下部
   より抜き出された液体分より重質油分を分離するための
   第２の気液分離器と、前記気体を冷却し、軽質油分をコ
   ンデンスさせるための第３の気液分離器とを備えてなる
   ことを特徴とするプラスチックの連続乾留熱分解油化装
   置。