JP3774831B2 - Plastic pyrolysis equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃プラスチック等のプラスチックを熱分解し油成分を回収するための熱分解装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来からプラスチックを熱分解し油成分を回収するために、種々の形式の熱分解装置が使用されている。一般に使用されている熱分解装置は、直接的または間接的に周囲が加熱される熱分解槽を有し、その熱分解槽は上部にプラスチックの投入部と発生する油蒸気の排出部を備えると共に、底部に熱分解残渣を排出する排出部を備えている。
熱分解槽内のプラスチックは加熱により熱分解されて液化し、次いで蒸発して油蒸気になる。この油蒸気は排出部から外部に取り出され、熱交換器で冷却液化し油成分として回収される。プラスチックの熱分解を続けると熱分解槽の底部には熱分解残渣が蓄積してくるが、この熱分解残渣は底部に設けた排出手段により間欠的にまたは連続的に外部へ取り出される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来のプラスチック熱分解装置においては、熱分解槽の側壁内面にコーキングといわれる炭化物等が付着し、それが次第に堆積して熱効率を低下させるという問題があった。
また、熱分解槽の底部に溜まってくる熱分解残渣はスクリューコンベアなどの排出部により排出されるが、その際に高粘度の熱分解残渣がスクリューに付着するので移送困難になり、定期的に熱分解装置の運転を中止して掃除する必要があった。
さらに排出される熱分解残渣と共に液化プラスチックが同伴するという問題もあり、それが油成分の回収率低下の原因になっていた。
そこで本発明は、これらの問題を解決するプラスチック熱分解装置を提供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】
本発明は、プラスチックを熱分解する、直立配置され且つ底部が円錐形に下方へ突出した円筒縦形の熱分解槽1と、該熱分解槽1の側壁内面に付着した付着物を掻き取るスクレーパ装置2と、該熱分解槽1の底部に設けられた残渣排出部11とを備え、前記残渣排出部11には熱分解槽1の傾斜する底部から外部へ延長する排出路12と、該排出路12に沿って熱分解残渣を移動上昇させその先端部13から外部へ排出するための2軸スクリュー式のスクリューコンベア手段14と、該排出路12を加熱する加熱手段15が設けられ、さらに前記排出路12の先端部13には排出路12における熱分解残渣から蒸発する油蒸気を熱分解槽1内の上部に戻す蒸気回収配管21が設けられていることを特徴とするプラスチック熱分解装置である。
【0005】
【作用】
本発明のプラスチック熱分解装置は、熱分解槽の側壁内面に付着する付着物をスクレーパ装置で掻き取ることができるので、その堆積による熱効率の低下という問題がない。そして掻き取られた付着物は熱分解残渣として残渣排出部から外部に排出される。
また残渣排出部における排出路が熱分解槽の底部から傾斜上昇して外部へ延長されているため、熱分解残渣と共に液化プラスチックが排出路に同伴移送されても、大部分はその傾斜に沿って自動的に熱分解槽の底部へ戻される。
さらにその排出路におけるスクリューコンベア手段は、回転する一対のスクリューが互いに接近し協同して熱分解残渣を移送する2軸スクリュー式としたので、スクリューに付着した高粘度の熱分解残渣は回転に伴って相互に掻き取られる。そのためスクリューの掃除のために定期的に熱分解装置の運転を中止する必要がない。
【0006】
また排出路には加熱手段が設けられ、さらに排出路における熱分解残渣から蒸発する油蒸気を熱分解槽内の上部に戻す蒸気回収配管がその先端部に設けられているので、排出路の傾斜に沿って戻り切れなかった液化プラスチックは、その加熱手段により加熱されて蒸発し、蒸気回収配管により熱分解槽内の上部へ回収される。したがって、油成分の回収効率が高くなると共に、回収された油蒸気の大部分は再び液化することなくそのまま油蒸気として熱分解槽上部から外部に排出できるので、排出路の加熱に要する熱が有効に利用される。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に図面により本発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明のプラスチック熱分解装置の1例を模式的に示す図であり、図2はそのA−A断面図である。これらの図において、熱分解槽1は円筒横置型を傾斜配置して使用し、その内部には回転するスクレーパ装置2が設けられている。スクレーパ装置2は熱分解槽1の円筒軸線を貫通するようにして軸支された回転軸3と、その回転軸3に沿って所定間隔で一端が固定されたスクレーパ4と、回転軸3を駆動する減速モータ等の駆動手段5を備えており、スクレーパ4の先端が熱分解槽1の側壁内面に接触して、そこに付着した付着物を掻き取るようになっている。
さらに熱分解槽1の上方には投入装置6から投入されるプラスチックを槽内に受け入れる投入口7と、熱分解により発生した油蒸気を外部に排出する排出口8が設けられている。そして排出口8から排出された油蒸気は配管9を経て熱交換器10に導入され、そこで冷媒により冷却凝縮されて液化し回収される。
【0008】
熱分解槽1の底部には残渣排出部11が設けられている。残渣排出部11は熱分解槽1の円筒の周壁下側に沿って外部へ延長されている排出路12と、排出路12に沿って熱分解残渣を移動上昇させ先端部13から外部へ排出するためのスクリューコンベア手段14と、排出路12を加熱する加熱手段15とを備えている。
スクリューコンベア手段14は減速モータ等の駆動手段16と、その駆動軸にギア機構(図示せず)を介して互いに逆方向あるいは同方向の何れにも回転する一対の軸17と、それぞれの軸17に設けた螺旋羽根18を備える2軸スクリュー式とされている。そして各スクリューの螺旋羽根18は相互に接近して配置され、協同して螺旋羽根18間に存在する残滓を軸方向に搬出するようになっている。
図2に示すように、排出路12は熱分解槽1を構成する円筒の周壁より下側に突出して設けられ、2軸スクリューの螺旋羽根18を収容する断面形状を有している。
【0009】
加熱手段15は熱分解槽1の底部における排出路12の部分の周囲を加熱する加熱部Aと、それから外部に延長する排出路12の部分の周囲を加熱する加熱部Bにより構成され、それぞれ燃焼加熱ガスまたは電気ヒータ加熱等により直接的または間接的に加熱される。加熱部Aの温度は図示しない制御手段により、排出路12に貯留する液化プラスチックを加熱して積極的に蒸発させるに十分な温度に維持制御される。この温度は投入されるプラスチックの種類により異なるので一般に実験で決定されるが、通常350から450℃程度とされる。また加熱部Bは、その部分に熱分解残渣と同伴してくる液化プラスチックを短い移送時間に確実に蒸発させるため、加熱部Aより高い温度(例えば50℃程度高い温度)を維持するように制御される。
【0010】
なお図1(および図2)に示すように、この例では加熱部Aとして熱分解槽1の底部に加えて液化プラスチックの液レベルの高さの周壁まで加熱している。しかしこの部分が図示しない熱分解用の加熱手段で加熱されている場合には、その必要がない。
排出路12の先端部13には、貯蔵部19に貯留された熱分解残渣を定期的に外部に取り出す際に使用する仕切弁等の開閉手段20が設けられている。
さらに先端部13には加熱部Bで加熱され蒸発した油蒸気を熱分解槽内の上部に戻すための蒸気回収配管21が設けられている。なお蒸気回収配管21の外周は図示しない保温材により被覆され、途中で油蒸気が液化しないようになされている。
またこの例で熱分解槽1は円筒横置型をそのまま傾斜配置して使用するが、場合によってはその上部を水平に変形することもできる。
【0011】
次に上記装置の作用を説明する。
投入口7より投入されたプラスチックは、熱分解槽1内で加熱分解されて一旦液化してから蒸発し、排出口8から排出して配管9を経て熱交換器10に導入され、そこで凝縮液化して回収される。
熱分解により側壁内に付着する炭化物等の付着物は、スクレーパ装置2を連続的または間欠的に回転、もしくは所望角度で反復回動することにより掻き取られて底部へ落下除去される。一方、底部の排出路12は常時加熱部Aにより加熱され、該部分における液化プラスチックの固化が防止される。
【0012】
熱分解を続けることにより、熱分解槽1の底部の排出路12には熱分解残渣が次第に溜まってくるが、その熱分解残渣はスクリューコンベア手段14により傾斜する排出路12中を移送上昇され、先端部13から貯蔵部19に貯留される。その際、熱分解残渣と同伴する液化プラスチックのかなりの部分は傾斜に沿って底部に戻され、残りの部分は加熱部Bの加熱により蒸発する。この油蒸気は排出路12の先端部13まで上昇し、そこから蒸気回収配管21を通って熱分解槽1の上部へ戻されて回収される。
なお、スクリューコンベア手段14として2軸スクリュー式を採用しているので、前述のようにスクリューの螺旋羽根18に付着しまたはその羽根間に存在する高粘度の熱分解残滓は、相互の螺旋羽根18により自動的に搬送される。そして貯蔵部19が熱分解残滓で充満したらスクリューを止めて開閉手段20を閉め、内部の熱分解残滓を取り出す。このような作業により、シールを保ちながら本装置の運転を継続することができる。
【0013】
図3は本発明のプラスチック熱分解装置の他の例を模式的に示す図である。この例では熱分解槽1として直立配置され且つ底部が円錐形に下方へ突出された円筒縦型とされている点が図1のものと異なり、そのほかは実質的に同一である。そして図1と同じ機能を有する部分には、それと同一の符号が付されている。
図3の場合も、残渣排出部11の排出路12が熱分解槽1における傾斜する底部から外部へ延長され、底部に加熱部A、延長部に加熱部Bがそれぞれ設けられ、その排出路12の先端部13に蒸気回収配管21および開閉手段20が設けられている。そしてそれらの作用も図1の場合と同様であるので説明は省略する。
【0014】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明のプラスチック熱分解装置は、次のような効果を奏する。
(1)熱分解槽の側壁内面に付着する付着物をスクレーパ装置で掻き取ることができるので、それが次第に堆積して熱効率を低下させるという問題がない。そして掻き取られた付着物は熱分解残渣として残渣排出部から外部に排出される。
(2)残渣排出部における排出路が熱分解槽の底部から傾斜上昇して外部へ延長されているため、熱分解残渣と共に液化プラスチックが排出路に同伴移送されても、大部分はその傾斜に沿って自動的に熱分解槽の底部へ戻される。
さらにその排出路におけるスクリューコンベア手段は、回転する一対のスクリューが互いに接近し協同して熱分解残渣を移送する2軸スクリュー式としたので、スクリューに付着しまたはその螺旋凹部間に存在する高粘度の熱分解残渣は回転に伴って相互に搬送される。そのためスクリューの掃除のために定期的に熱分解装置の運転を中止する必要がない。
(3)排出路には加熱手段が設けられ、さらに排出路における熱分解残渣から蒸発する油蒸気を熱分解槽内の上部に戻す蒸気回収配管がその先端部に設けられているので、排出路の傾斜に沿って戻り切れなかった液化プラスチックは、その加熱手段により加熱されて蒸発し、蒸気回収配管により熱分解槽内の上部へ回収される。したがって、油成分の回収効率が高くなると共に、回収された油蒸気の大部分は再び液化することなくそのまま油蒸気として熱分解槽上部から外部に排出できるので、排出路の加熱に要する熱が有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプラスチック熱分解装置の1例を模式的に示す図。
【図2】図1のA−A断面図。
【図3】本発明のプラスチック熱分解装置の他の例を模式的に示す図。
【符号の説明】
1 熱分解槽
2 スクレーパ装置
3 回転軸
4 スクレーパ
5 駆動手段
6 投入装置
7 投入口
8 排出口
9 配管
10 熱交換器
11 残渣排出部
12 排出路
13 先端部
14 スクリューコンベア手段
15 加熱手段
16 駆動手段
17 軸
18 螺旋羽根
19 貯蔵部
20 開閉手段
21 蒸気回収配管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal decomposition apparatus for thermally decomposing plastics such as waste plastic and recovering oil components.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types of pyrolysis apparatuses have been used to thermally decompose plastics and recover oil components. The thermal decomposition apparatus generally used has a thermal decomposition tank whose surroundings are heated directly or indirectly, and the thermal decomposition tank has a plastic input part and a generated oil vapor discharge part at the upper part. The bottom part is provided with a discharge part for discharging the pyrolysis residue.
The plastic in the pyrolysis tank is pyrolyzed by heating to be liquefied and then evaporated to oil vapor. This oil vapor is taken out from the discharge portion, cooled and liquefied by a heat exchanger, and recovered as an oil component. When the thermal decomposition of the plastic is continued, a thermal decomposition residue accumulates at the bottom of the thermal decomposition tank. This thermal decomposition residue is taken out to the outside intermittently or continuously by a discharge means provided at the bottom.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional plastic pyrolysis apparatus has a problem that carbide or the like called coking adheres to the inner surface of the side wall of the pyrolysis tank and gradually accumulates to lower the thermal efficiency.
In addition, the pyrolysis residue that accumulates at the bottom of the pyrolysis tank is discharged by a discharge unit such as a screw conveyor. At that time, the high-viscosity residue adheres to the screw, making it difficult to transport and periodically. It was necessary to stop the operation of the pyrolyzer and clean it.
Further, there is a problem that liquefied plastic is accompanied with the pyrolysis residue discharged, which causes a reduction in the recovery rate of the oil component.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a plastic pyrolysis apparatus that solves these problems.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a thermal decomposition tank 1 having a cylindrical vertical shape in which a plastic is thermally decomposed and vertically disposed downward and projecting downward in a conical shape, and a scraper device that scrapes off deposits adhering to the inner surface of the side wall of the thermal decomposition tank 1. 2, and a residual渣排out
[0005]
[Action]
The plastic pyrolysis apparatus of the present invention can scrape off deposits adhering to the inner surface of the side wall of the pyrolysis tank with a scraper device, so there is no problem of a decrease in thermal efficiency due to the deposition. Then, the scraped deposit is discharged from the residue discharge section to the outside as a thermal decomposition residue.
In addition, since the discharge path in the residue discharge section is inclined upward from the bottom of the pyrolysis tank and extended to the outside, even if liquefied plastic is transferred along with the pyrolysis residue to the discharge path, most of the discharge path follows the inclination. It is automatically returned to the bottom of the pyrolysis tank.
Furthermore, since the screw conveyor means in the discharge path is a twin screw type in which a pair of rotating screws approach each other and cooperate to transfer the pyrolysis residue, the high-viscosity pyrolysis residue adhering to the screw is accompanied by rotation. Are scraped together. Therefore, it is not necessary to periodically stop the operation of the thermal decomposition apparatus for cleaning the screw.
[0006]
In addition, a heating means is provided in the discharge path, and a steam recovery pipe for returning the oil vapor evaporated from the thermal decomposition residue in the discharge path to the upper part in the pyrolysis tank is provided at the tip thereof, so that the inclination of the discharge path The liquefied plastic that did not return along the line is heated and evaporated by the heating means, and is recovered to the upper part of the pyrolysis tank by the steam recovery pipe. Therefore, the recovery efficiency of the oil component is increased, and most of the recovered oil vapor can be discharged as it is from the top of the thermal decomposition tank as it is without being liquefied again, so the heat required for heating the discharge path is effective. Used for
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view schematically showing an example of the plastic pyrolysis apparatus of the present invention, and FIG. In these drawings, the pyrolysis tank 1 is used by inclining a cylindrical horizontal type, and a rotating
In addition, above the pyrolysis tank 1, there are provided an
[0008]
A
The screw conveyor means 14 includes a drive means 16 such as a reduction motor, a pair of
As shown in FIG. 2, the
[0009]
The heating means 15 is composed of a heating unit A that heats the periphery of the portion of the
[0010]
In addition, as shown in FIG. 1 (and FIG. 2), in this example, in addition to the bottom part of the thermal decomposition tank 1 as a heating part A, the peripheral wall of the liquid level height of a liquefied plastic is heated. However, when this portion is heated by a heating means for pyrolysis (not shown), this is not necessary.
An opening / closing means 20 such as a gate valve is provided at the
Furthermore, the
Further, in this example, the thermal decomposition tank 1 is used by inclining the cylindrical horizontal type as it is, but the upper part thereof can be horizontally deformed in some cases.
[0011]
Next, the operation of the above apparatus will be described.
The plastic introduced from the
Deposits such as carbides adhering to the side wall due to pyrolysis are scraped off and removed to the bottom by rotating the
[0012]
By continuing the thermal decomposition, pyrolysis residue gradually accumulates in the
Since the screw conveyor means 14 employs a twin screw type, the high-viscosity pyrolysis residue adhering to or existing between the
[0013]
FIG. 3 is a view schematically showing another example of the plastic pyrolysis apparatus of the present invention. This example is substantially the same as the one shown in FIG. 1 except that the thermal decomposition tank 1 is arranged upright as a pyrolysis tank 1 and has a bottom that protrudes downward in a conical shape. Parts having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
Also in the case of FIG. 3, the
[0014]
【The invention's effect】
The plastic pyrolysis apparatus of the present invention configured as described above has the following effects.
(1) Since deposits adhering to the inner surface of the side wall of the pyrolysis tank can be scraped off by the scraper device, there is no problem that it gradually accumulates and lowers the thermal efficiency. Then, the scraped deposit is discharged from the residue discharge section to the outside as a thermal decomposition residue.
(2) Since the discharge path in the residue discharge section is inclined upward from the bottom of the pyrolysis tank and extended to the outside, even if the liquefied plastic is transferred along with the pyrolysis residue to the discharge path, most of it is inclined And automatically returned to the bottom of the pyrolysis tank.
Furthermore, since the screw conveyor means in the discharge path is a twin screw type in which a pair of rotating screws approach each other and cooperate to transfer the pyrolysis residue, a high viscosity that adheres to the screw or exists between the spiral recesses. These pyrolysis residues are conveyed to each other as they rotate. Therefore, it is not necessary to periodically stop the operation of the thermal decomposition apparatus for cleaning the screw.
(3) A heating means is provided in the discharge path, and further, a steam recovery pipe for returning the oil vapor evaporated from the thermal decomposition residue in the discharge path to the upper part in the pyrolysis tank is provided at the tip thereof. The liquefied plastic that has not completely returned along the inclination is heated and evaporated by the heating means, and is recovered to the upper part in the pyrolysis tank by the steam recovery pipe. Therefore, the recovery efficiency of the oil component is increased, and most of the recovered oil vapor can be discharged from the upper part of the thermal decomposition tank as oil vapor without being liquefied again, so the heat required for heating the discharge path is effective Used for
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a plastic pyrolysis apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a diagram schematically showing another example of the plastic pyrolysis apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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