JP3321640B2 - 熱分解装置および熱分解方法 - Google Patents

熱分解装置および熱分解方法

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JP3321640B2
JP3321640B2 JP3217598A JP3217598A JP3321640B2 JP 3321640 B2 JP3321640 B2 JP 3321640B2 JP 3217598 A JP3217598 A JP 3217598A JP 3217598 A JP3217598 A JP 3217598A JP 3321640 B2 JP3321640 B2 JP 3321640B2
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pyrolysis
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plastic
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隆 神山
修 山田
真 下村
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東芝プラント建設株式会社
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は工場などから排出さ
れるプラチック廃棄物などのプラスチック資源を再利
用するために熱分解する装置および熱分解方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】産業廃棄物として排出される大量のプラ
スチックを資源として再利用するために、廃プラスチッ
クを酸素不存在下で熱分解し、その分解ガスを冷却し液
状物として回収する方法が知られている。かかるプラス
チックの熱分解には一般に槽型の熱分解装置が使用さ
れ、まれには管型の熱分解装置が使用される。槽型の熱
分解装置は本体とその周囲を加熱する加熱装置を備え、
本体の底部に内容物の攪拌用およびコ−キングの掻き取
り用としての回転スクレーパが設けられ、上部にプラス
チックの導入口と分解ガスの排出口が設けられる。また
管型の熱分解装置は、横方向に細長い筒状の本体の一方
の端部にプラスチックの導入口が設けられ、他方の端部
に分解ガスの排出口および残渣排出口が設けられ、さら
に本体内に内容物の攪拌および移動用の回転スクリュー
が配置される。そしていずれの装置も固体状のプラスチ
ックを直接導入して熱分解するものであり、溶融および
熱分解に比較的長い滞留時間を必要とする。したがって
滞留時間を長くとれる槽型の熱分解装置が多く採用され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし槽型の熱分解装
置は前述のようにスクレーパや特別の残渣排出装置など
を設ける必要があるので、装置が複雑になりコスト的に
も不利である。また熱分解する温度を液相で平衡状態に
なる値以上に上げられないという問題がある。一般にプ
ラスチックを熱分解するには温度が高いほど分解速度が
速くなって滞留時間を短くでき、装置容量も少なく設計
できるのでコストが低くなる。またポリスチレンを熱分
解してモノマー化する場合には温度の高いほうがモノマ
ーへの変換率が高い。したがって管型の熱分解装置は槽
型より熱分解の温度を高くできるので上記のような問題
は比較的少ない。しかし従来の管型の熱分解装置は本体
内に移送用の回転スクリューおよび特別の残渣排出装置
を設ける必要があるので、装置が比較的複雑になりコス
ト的にもそれほど有利にならない。そこで本発明は、従
来の管型の熱分解装置におけるこのような問題を解決す
ることを課題とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち請求項1に記載
の熱分解装置は、プラスチックを加熱溶融して圧送する
供給部と、溶融プラスチックを熱分解する熱分解部と、
該熱分解部を減圧する減圧装置を備え、熱分解部は、供
給部からの溶融プラスチックを導入する導入口と、分解
ガスを排出する排出部を設け内部に移送用の回転スクリ
ューを設けない管型の本体および、その周囲を加熱する
加熱装置を有し、本体は前記供給部の圧送力によって溶
融プラスチックがその内部を移動する間に、前記減圧装
置による減圧状態のもとで管壁との熱交換によって熱分
解されるように構成されていることを特徴とするもので
ある。上記装置によれば、予め供給部でプラスチックを
溶融状態としてから減圧状態にある熱分解部に圧送する
ようにしたので、熱分解部でプラスチックは低い温度で
急速に熱分解することができると共に、分解ガスの生成
を促進してより迅速に熱分解させることができる。しか
も熱分解部内に導入される溶融プラスチックは供給部の
圧送力によって移動される間に管壁との熱交換によって
熱分解するように構成されているので、従来の管型の熱
分解装置のように回転スクリューなどを設けて移動させ
る必要がない。したがって熱分解部の容量を小さく且つ
コンパクト化できるのでコスト的にも有利である。さら
に、内容積が小さくなるので再昇温立ち上げや冷却立ち
下げに要する時間も短くてよい。
【0005】請求項2に記載の熱分解装置は、請求項1
に記載の熱分解装置の実施の形態であって、本体の外周
にフィンが設けられることを特徴とするものである。こ
のようなフィンを設けると外部から管壁への熱流束が高
くなり、管壁における溶融プラスチックの熱分解速度を
上げることができる。請求項3に記載の熱分解装置は、
請求項1または請求項2に記載の熱分解装置の実施の形
態であって、本体が複数の単位管体を直列または並列に
接続して構成され、該本体の一方の端部に導入口が設け
られ、他方の端部に排出口が設けられることを特徴とす
るものである。このように構成すると、狭い設置場所に
おいても装置の熱分解容量を容易に増大することができ
る。
【0006】請求項4に記載の熱分解方法は、請求項1
〜請求項3のいずれかに記載の熱分解装置を使用してプ
ラスチックを熱分解する方法であって、供給部でプラス
チックを加熱溶融して内部を減圧状態とした熱分解部の
導入口に圧送し、回転スクリューの移送力によることな
く、前記供給部2の圧送力によって溶融プラスチックが
該本体内を移動する間に熱分解させ、生成された分解ガ
スを排出口より排出することを特徴とするものである。
上記方法によれば、プラスチックを低い温度で熱分解す
ることができると共に、分解ガスの生成を促進してより
迅速に熱分解させることができ、それによって迅速、効
率的に且つ低いコストで熱分解することができる。しか
も熱分解部内部の再昇温立ち上げや冷却立ち下げに要す
る時間も短くてよい。
【0007】請求項5に記載の熱分解方法は、請求項4
に記載の熱分解方法の実施の形態であって、本体の管壁
の温度を500〜1000℃として熱分解することを特
徴とするものである。この範囲の温度で熱分解すると、
より安定且つ効率よくプラスチックを熱分解して分解ガ
スを生成することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明の熱分解装置の1例
を模式的に示すプロセスフロー図である。熱分解装置1
はプラスチックを加熱溶融して圧送する供給部2と、そ
の圧送される溶融プラスチックを導入して熱分解する熱
分解部3を備えている。供給部2は例えば樹脂用の押出
機などを使用することができる。図示したものはそのよ
うな押出機であり、ホッパ−4を備えた溶融部5と、溶
融されたプラスチックを押し出すスクリュー式の押出部
6を備えている。
【0009】熱分解部3は管型の本体7とそれを外側か
ら加熱する加熱装置8を備え、本体7としては耐熱性を
有するステンレスなどの金属管を使用することができ
る。そして本体7の一方の端部に溶融プラスチックの導
入口9、他方の端部に生成する分解ガスの排出口10が
設けられる。本体7の口径は、一方では細いほうが管壁
の単位容積あたりの面積が増加するので好ましいが、他
方では処理量を増やすために太くしなければならない。
それは、口径が細いと分解蒸気の流速に限界があるから
である。そこで、処理能力の要求によって適宜設計され
るが、通常10〜500mmφ、好ましくは30〜30
0mmφ程度とされる。本体7の一方の端部に押出部6
の出口側に連結される配管11がフランジ結合される。
この配管11には装置の起動、停止などに便利なように
開閉弁12が設けられている。排出口10は本体7の他
方の端部における側面に設けられ、それから延長する配
管13がコンデンサ14に接続されている。
【0010】コンデンサ14には冷却水が循環する冷却
コイル15が設けられ、冷却されて凝縮した液は配管1
6を経て図示しない回収槽に回収される。なお本体7の
他方の端部は閉鎖フランジ17がボルト締結され、長時
間熱分解運転をした後に万一本体内に分解残渣などが蓄
積した場合には、この閉鎖フランジ17を開けて内部の
残渣を排出できるようになっている。加熱装置8として
は例えば加熱炉が使用される。図示の加熱炉はバーナ1
8で液体燃料を燃焼して加熱し、加熱炉の上方には燃焼
ガスを排出する排気ダクト19が設けられる。なおバー
ナ18の代わりに電気ヒータや高周波加熱を用いた電気
式の加熱炉を使用することもできる。
【0011】図2は本発明に用いられる本体7の変形例
である。この例は両端部に閉鎖フランジ21を設けた複
数の単位管体20を連結管22を介して直列に接続した
ものであり、その一方の端部に配管11に接続される導
入口9が形成され、他方の端部に配管13に接続される
排出口10が形成される。熱分解容量は本体7を長くし
て圧送速度を上げることにより増大することができる
が、このように構成すると狭い設置場所においても本体
7を長くして熱分解容量を容易に増大することができ
る。なお各フランジ21は、図1における閉鎖フランジ
17と同様な目的で設けられる。
【0012】図3は本発明に用いられる本体7の別の変
形例である。この例は両端部にフランジ21aを設けた
複数の単位管体20を連結管22を介して並列に接続し
たものであり、その一方の端部に配管11に接続される
導入口9が設けられ、他方の端部に配管13に接続され
る排出口10が設けられている。なお各単位管体20に
は開閉弁23が設けられ、一部の単位管体20における
熱分解操作を中断させることを可能にしている。このよ
うに構成した場合においても、狭い設置場所で熱分解容
量を容易に増大することができる。図4は本発明に用い
られる本体7のさらに別の変形例であり、本体7の外周
にフィン24が設けられる。このようなフィン24を設
けることにより、前述のように本体7の管壁の熱流束を
高めて溶融プラスチックの熱分解速度を増大することが
できる。
【0013】次に図1の熱分解装置を使用してプラスチ
ックを熱分解する方法について説明する。先ず細かく砕
いたプラスチックを供給部2のホッパ−4に投入し、溶
融部5で例えば150〜300℃の温度に加熱して溶融
する。溶融プラスチックは押出部6から連続的に配管1
1に押し出され、熱分解部3の導入口9から本体7内に
導入される。本体7は加熱装置8により周囲から500
〜1000℃、好ましくは500〜700℃に加熱さ
れ、高温の管壁に接する溶融プラスチックが熱分解され
る。なお加熱温度は熱分解すべきプラスチックの種類に
より好ましい値に設定される。
【0014】生成した分解ガスは排出口10から配管1
3に排出され、コンデンサ14により冷却されて凝縮
し、得られた液は配管16から回収槽などに送出され
る。図示しない真空ポンプなどの減圧装置をコンデンサ
14に接続し、コンデンサ14内の圧力を大気圧以下、
例えば20〜400torr,好ましくは20〜100
torrの範囲に減圧することにより、配管13および
本体7内を同様なレベルに減圧することができる。本体
7内を減圧状態とすることにより、前述のように、低い
温度で熱分解することができると共に、分解ガスの生成
を促進してより迅速に熱分解させることができる。
【0015】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載の熱分解装
置によれば、予め供給部でプラスチックを溶融状態とし
てから減圧状態にある熱分解部に圧送するようにしたの
で、熱分解部でプラスチックは低い温度で急速に熱分解
することができると共に、分解ガスの生成を促進してよ
り迅速に熱分解させることができる。しかも熱分解部内
に導入される溶融プラスチックは供給部の圧送力によっ
て移動される間に管壁との熱交換によって熱分解するよ
うに構成されているので、従来の管型の熱分解装置のよ
うに回転スクリューなどを設けて移動させる必要がな
い。したがって熱分解部の容量を小さく且つコンパクト
化できるのでコスト的にも有利である。さらに、内容積
が小さくなるので再昇温立ち上げや冷却立ち下げに要す
る時間も短くてよい。
【0016】また、本体の外周にフィンを設けることを
特徴とする請求項2に記載の熱分解装置によれば、外部
から管壁への熱流束が高くなり、管壁における溶融プラ
スチックの熱分解速度を増大することができる。さらに
本体が複数の単位管体を直列または並列に接続して構成
され、該本体の一方の端部に導入口が設けられ、他方の
端部に排出口が設けられていることを特徴とする請求項
3に記載の熱分解装置によれば、狭い設置場所において
も装置の熱分解容量を容易に増大することができる。
【0017】また、請求項1〜請求項3のいずれかに記
載の熱分解装置を使用してプラスチックを熱分解する請
求項4に記載の熱分解方法によれば、プラスチックを
い温度で熱分解することができると共に、分解ガスの生
成を促進してより迅速に熱分解させることができ、それ
によって迅速且つ効率的に低いコストで熱分解すること
ができる。しかも熱分解部内部の再昇温立ち上げや冷却
立ち下げに要する時間も短くてよい。さらに本体の管壁
の温度を500〜1000℃として熱分解することを特
徴とする請求項5に記載の熱分解方法によれば、より安
定に効率よくプラスチックを熱分解して分解ガスを生成
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱分解装置の1例を模式的に示すプロ
セスフロー図。
【図2】本発明に用いられる本体7の変形例の模式的な
図。
【図3】本発明に用いられる本体7の別の変形例の模式
的な図。
【図4】本発明に用いられる本体7のさらに別の変形例
の断面図。
【符号の説明】
1 熱分解装置 2 供給部 3 熱分解部 4 ホッパ− 5 溶融部 6 押出部 7 本体 8 加熱装置 9 導入口 10 排出口 11 配管 12 開閉弁 13 配管 14 コンデンサ 15 冷却コイル 16 配管 17 閉鎖フランジ 18 バーナ 19 排気ダクト 20 単位管体 21 閉鎖フランジ 21a フランジ 22 連結管 23 開閉弁 24 フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−17871(JP,A) 特開 平9−268293(JP,A) 特開 平8−176555(JP,A) 特開 平7−82571(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 11/00 - 11/28 B09B 3/00 - 5/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチックを熱分解する装置におい
    て、プラスチックを加熱溶融して圧送する供給部2と、
    溶融プラスチックを熱分解する熱分解部3と、該熱分解
    部3を減圧する減圧装置を備え、 前記熱分解部3は、供給部2からの溶融プラスチックを
    導入する導入口9および分解ガスを排出する排出部10
    を設け内部に移送用の回転スクリューを設けない管型の
    本体7と、該本体7の周囲を加熱する加熱装置8とを有
    し、 前記本体7は、前記供給部2の圧送力によって溶融プラ
    スチックがその内部を移動する間に、前記減圧装置によ
    る減圧状態のもとで管壁との熱交換によって熱分解され
    るように構成されていることを特徴とする熱分解装置。
  2. 【請求項2】 本体7の外周にフィン24が設けられた
    請求項1に記載の熱分解装置。
  3. 【請求項3】 本体7が複数の単位管体20を直列また
    は並列に接続して構成され、該本体7の一方の端部に導
    入口9が設けられ、他方の端部に排出口10が設けられ
    る請求項1または請求項2に記載の熱分解装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
    熱分解装置を使用してプラスチックを熱分解する方法で
    あって、 供給部2でプラスチックを加熱溶融して内部を減圧状態
    とした熱分解部3における本体7の導入口9に圧送し、
    回転スクリューの移送力によることなく、前記供給部2
    の圧送力によって溶融プラスチックが該本体7内を移動
    する間に熱分解させ、生成された分解ガスを排出口10
    より排出することを特徴とするプラスチックの熱分解方
    法。
  5. 【請求項5】 本体内の管壁の温度を500〜1000
    ℃として熱分解する請求項4に記載のプラスチックの熱
    分解方法。
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