JP3929561B2 - 廃棄プラスチックの分解装置、反応セクション - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄プラスチックを分解処理して燃料油や燃料ガスなどとして回収するための処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄プラスチックには、ポリエチレンやポリスチレンに代表される、油化やガス化が可能なもの、つまり加熱により溶融して液相ポリマー化し、この液相ポリマーの状態で分解して燃料油や燃料ガスなどとすることが可能なものと、ポリ塩化ビニルやポリエチレンテレフタレートに代表される、油化やガス化の困難なもの、つまり加熱しても液化せずに脱塩化水素反応などを生じるものとがあるが、前者の占める割合が格段に大きい。それ故、廃棄プラスチックを妥当なコストで油化乃至ガス化して燃料油や燃料ガスなどのかたちで回収・再資源化することは廃棄プラスチックの処理方法として最も望ましいと言える。
【０００３】
このようなことから廃棄プラスチックの分解処理に関して、例えば特開昭４９−１１５１５７号公報、特開昭５９−１１１８１５号公報、特開平４−１８０８７８号公報、特開平５−２３７４６７号公報、特開平５−２６３０７９号公報などとして多種多様な技術が提案されている。しかしこれらの技術は未だ本格的な実用化段階に到っていないのが実情である。それには種々の理由がある。例えば分解に際して多量のカーボンを発生させてしまうために分解の制御、特に分解温度の制御を効果的に行なうことができなくなり、望ましい組成の回収物を効率的に生成させることができない、ということもその一つである。また処理効率や加熱効率が不十分なために装置が大型化して装置に多大のコストが掛かり過ぎる、ということもその一つである。
【０００４】
さらにポリ塩化ビニルなどが混ざっている混合廃棄プラスチックを処理しようとする場合の問題もある。例えばポリ塩化ビニルは加熱により塩化水素を放出するので、この塩化水素がプラスチックの溶解・分解で発生する生成物に付加してしまうと、その分離が困難であり、その結果、生成物を冷却して得られる最終的な再資源化回収物に塩化水素が含まれることになると回収物の有用性が大幅に低下するなどの問題がある。また塩化水素により油化装置の寿命、特にその主要な要素であり、装置全体のコストに大きな割合を占める反応器の寿命が極端に短くなり、分解処理のコストを大幅にアップさせてしまうという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、廃棄プラスチックの分解処理技術の本格的実用化を阻んでいる種々の要因を効果的に解消させることを可能とする分解装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による廃棄プラスチックの分解装置は、溶融セクションと反応セクションを備えている。その溶融セクションは、順次供給される廃棄プラスチックを加熱により溶融・液化させるのに機能する。一方、反応セクションは、溶融セクションにおける溶融・液化で生成した液相ポリマーに加熱による分解反応を生じさせるに機能する。そのために反応セクションは、それぞれ液受け溝とこの液受け溝内に設けた搬送スクリューとを有してなる複数の反応ユニットをそれぞれの液受け溝が水平に連なるように組み合わせた構造を有している。
【０００７】
そして溶融セクションにおける溶融・液化で生成した液相ポリマーを一方の端の反応ユニットから反応セクションに連続的に受入れ、反応セクションでは液相ポリマーを各反応ユニットごとに液受け溝内で搬送スクリューにより一方側から他方側に向けて搬送するとともに、一方の端の反応ユニットから他方の端の反応ユニットに向けて順次移送し、この間に各反応ユニットにおける液相ポリマーに加熱による分解反応を生じさせるようになっている。
【０００８】
このような本発明による分解装置の特徴の一つは、それぞれ搬送スクリューを有する複数の反応ユニットを水平に連ねた構造で反応セクションを形成し、液相ポリマーを一方の端の反応ユニットから他方の端の反応ユニットに向けて順次移動させる間に分解反応を生じるようにしていることである。このため有効反応面積を大幅に拡大することができ、また加熱効率を大幅に高めることもできる。このことは、装置の単位容積当たりの処理能力を大幅に向上させること、ひいては装置のコンパクト化につながる。
【０００９】
本発明による分解装置の他の特徴は、各反応ユニットを液受け溝と搬送スクリューの組み合わせとし、液受け溝内で搬送スクリューにより一方側から他方側に向けて搬送しつつ液相ポリマーに分解反応を生じさせるようにしていることである。この構造によると、液受け溝に液相ポリマーが浅く溜まる状態にして液相ポリマーに分解反応を生じさせることができる。このため液相ポリマーの全体を常に均一な温度に保つことができるし、また液相ポリマーから生じる分解生成物（常温程度まで冷却することで燃料油や燃料ガスとなる）を素早く液相ポリマーから離脱させることができる。したがって生成物が過剰加熱に曝されてカーボン化する状態をなくしてやることができ、分解に際してのカーボンを発生を極力抑えることができる。
【００１０】
本発明による分解装置のさらに他の特徴は、反応セクションとは別に溶融セクションを備え、この溶融セクションで溶融・液化させた液相ポリマーを反応セクションで分解させるようにしていることである。このため例えばポリ塩化ビニルやポリアクリロニトリルなどのような非溶融性のプラスチックが混ざっている混合廃棄プラスチックの分解処理をなす場合に、溶融セクションでの処理の際に非溶融性プラスチックに脱塩化水素反応などを行なわせながら溶融性プラスチックの液相ポリマー化を進めることができる。特に溶融セクションに搬送スクリューを設け、この搬送スクリューにより廃棄プラスチックを一方側から他方側に向けて搬送しつつ溶融・液化させるようにすることで、液相ポリマーと固形残滓との分離も効率的に行なうことができる。この結果、非溶融性プラスチックから発生する塩化水素などを最終的な分解生成物に混入させることなく処理を行なうことができるし、非溶融性プラスチックなどによる固形残滓を固形燃料化などとして回収する処理も容易となる。
【００１１】
このように機能する溶融セクションは、機械構造的に分離した形態で設けることもでき、また一体的に設けることも可能である。
【００１２】
【実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の一実施形態による分解装置は、図１及び図２に示すように、溶融セクションと反応セクションを機械構造的に一体化した構造であり、一方の端に溶融セクションＭがあり、これに連続するようにして反応セクションＲを有する。
【００１３】
溶融セクションＭは、スクリューコンベア構造で形成する。具体的には螺旋翼１ｗを有する搬送スクリュー１を２連で設け、これらをカバー筒２で覆った構造とする。カバー筒２には供給口３（図２）と回収口４を設ける。またカバー筒２の下部は、廃棄プラスチックの溶融・液化で生成する液相ポリマーを自然流下的に反応セクションＲに供給できるようにするために、例えば小さな孔を多数設けるなどして通液性に形成する。
【００１４】
反応セクションＲは、樋状に形成した液受け溝５に螺旋翼６ｗを有する搬送スクリュー６を組み合わせた構造の反応ユニット７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ）を数連、この例では５連組み合わせて形成する。また各反応ユニット７はそれぞれの液受け溝５が水平状態で連なるように組み合わせる。
【００１５】
そしてこれら溶融セクションＭと反応セクションＲを共通のハウジング８で密閉的に覆うことで、溶融セクションＭと反応セクションＲの下側には加熱ゾーン１０を形成し、各反応セクションＲの上側には気化ゾーン１１を形成する。またハウジング８には気化ゾーン１１と連通する回収口１２を設ける。
【００１６】
このような分解装置による廃棄プラスチックの処理は以下のようにしてなされる。溶融セクションＭには供給口３を介して図外の供給ホッパーから廃棄プラスチックを連続的に供給する。溶融セクションＭに供給された廃棄プラスチックは、搬送スクリュー１により矢印（図２中で対応位置に付してある）の方向に搬送され、その間に加熱ゾーン１０からの加熱エネルギーの供給で徐々に溶融・液化して液相ポリマーとなる。また廃棄プラスチックに非溶融性のプラスチック、例えばポリ塩化ビニルが混ざっている場合には、溶融性のプラスチックの溶融・液化と同時にポリ塩化ビニルの脱塩化水素反応も生じる。なお加熱ゾーン１０には図外のバーナーにより熱風を送り込むようにする。
【００１７】
脱塩化水素反応で発生した塩化水素は回収口４を通して図外の回収装置により回収する。また必要に応じ、この塩化水素を利用して塩化アルミニウムなどの金属塩化物を生成させ、この金属塩化物を後述の反応セクションＲにおける分解反応の触媒として用いることもできる。一方、溶融セクションＭで生じる非溶融性の残滓は搬送スクリュー１により溶融セクションＭの先端まで搬送し、そこから回収装置Ｓにより固形燃料などとして回収する。
【００１８】
溶融セクションＭで生成した液相ポリマーは、カバー筒２の下部から自然流下して反応セクションＲの左端の反応ユニット７ａに供給される。反応ユニット７ａでは液相ポリマーを矢印（図２中で対応位置に付してある）の方向に搬送する。この間に液相ポリマーＬは、図３に示すようにして液受け溝５で液深の浅い状態となって加熱ゾーン１０からの加熱エネルギーの供給を受けつつ分解反応を生じる。反応ユニット７ａで分解し切れなかった液相ポリマーは反応ユニット７ａの端に設けてある連通部（図示を省略）から２段目の反応ユニット７ｂに供給される。２段目の反応ユニット７ｂでは矢印（図２中で対応位置に付してある）の方向に搬送しながら同様に液相ポリマーに分解反応を生じさせ、分解し切れなかった液相ポリマーは反応ユニット７ｂの端に設けてある連通部（図示を省略）から３段目の反応ユニット７ｃに供給され、以下同様のことが４段目の反応ユニット７ｄ及び５段目の反応ユニット７ｅまで繰り返される。この間に液相ポリマーの分解可能成分は実質的に全て分解し、この分解で発生する気化物は気化ゾーン１１に充満しながら回収口１２を通して図外の回収装置に送られ、そこで冷却された後、油化物又は燃料ガスなどとして回収される。一方、最終的に分解されなかった成分は５段目の反応ユニット７ｅから回収される。
【００１９】
以上の実施形態は溶融セクションと反応セクションが一体化したタイプであるが、この他にも両セクションを機械構造的に分離したタイプも可能である。このタイプの場合には、溶融セクションで生成させた液相ポリマーを液送管などで反応セクションに供給することになる。また一つの反応ユニットから次の反応ユニットへの液相ポリマーの供給は、例えば各反応ユニット間を横断するようにして設けた搬送スクリューでなすようにすることもできる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、廃棄プラスチックの分解処理に伴う処理能力の問題、カーボンの多量発生問題、及びポリ塩化ビニルが混ざっている場合の塩化水素の問題などを効果的に解消することができ、廃棄プラスチックの再資源化処理の本格的実用化を大きく前進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態による分解装置を簡略化して示す断面図。
【図２】図１中の矢印ＤＡ方向から見た内部構造についての平面図。
【図３】反応ユニットにおける液相ポリマーについての説明図。
【符号の説明】
５ 液受け溝
６ 搬送スクリュー
７ 反応ユニット
Ｍ 溶融セクション
Ｒ 反応セクション

Claims (3)

1. 廃棄プラスチックを分解処理して燃料油又は燃料ガスとして回収するための分解装置において、
   順次供給される廃棄プラスチックを加熱により溶融・液化する溶融セクションを備えるとともに、
   それぞれ液受け溝とこの液受け溝内に設けた搬送スクリューとを有してなる複数の反応ユニットをそれぞれの液受け溝が、互いに平行な状態で隣接し、且つ水平な状態で一連に連なるように組み合わせた反応セクションを備え、
   そして溶融セクションにおける溶融・液化で生成した液相ポリマーを一方の端の反応ユニットから反応セクションに連続的に受入れ、反応セクションでは液相ポリマーを各反応ユニットごとに液受け溝内で搬送スクリューにより一方側から他方側に向けて搬送するとともに、一方の端の反応ユニットから他方の端の反応ユニットに向けて順次移送し、この間に各反応ユニットにおける液相ポリマーに加熱による分解反応を生じさせるようになっているとともに、
   前記反応セクションにあるすべての液受け溝の上方を覆う空間である気化ゾーンが前記反応セクション内に形成されるようになっている、
   ことを特徴とする分解装置。
2. 溶融セクションは、搬送スクリューを備えており、この搬送スクリューにより廃棄プラスチックを一方側から他方側に向けて搬送しつつ溶融・液化するようになっている請求項１に記載の分解装置。
3. 廃棄プラスチックを分解処理して燃料油又は燃料ガスとして回収するための分解装置を、順次供給される廃棄プラスチックを加熱により溶融・液化する溶融セクションと組合わせることで構成する、反応セクションであって、
   それぞれ液受け溝とこの液受け溝内に設けた搬送スクリューとを有してなる複数の反応ユニットであり、それぞれの液受け溝が、互いに平行な状態で隣接し、且つ水平な状態で一連に連なるように組み合わせたものと、
   前記反応セクション内に形成されている、前記反応セクションにあるすべての液受け溝の上方を覆う空間である気化ゾーンと、
   を備えており、
   そして溶融セクションから、溶融セクションで溶融・液化されることで生成された液相ポリマーを一方の端の反応ユニットから連続的に受入れ、液相ポリマーを各反応ユニットごとに液受け溝内で搬送スクリューにより一方側から他方側に向けて搬送するとともに、一方の端の反応ユニットから他方の端の反応ユニットに向けて順次移送し、この間に各反応ユニットにおける液相ポリマーに加熱による分解反応を生じさせるようになっている、
   ことを特徴とする反応セクション。

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