JP4054733B2 - 廃プラスチック処理方法及び処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、廃プラスチックを熱分解して、油化処理する廃プラスチック処理方法及び処理装置に関する。

廃プラスチックの処理に当たっては省資源の目的から油化処理が行われている。このような処理装置では、廃プラスチックを熱分解装置により溶融して熱分解し、分解ガス（油ガス）と残渣とを発生させている。分解ガスは生成油回収塔（蒸留塔）等によって蒸留され軽質油、中質油、重質油等に分留、回収され、或いは、そのまま凝縮して分解油として回収され、燃料として利用される。また最近では、廃プラスチックから回収した分解油を製油所の原油等に混ぜてフィードストックリサイクルを行う等、限られた石油資源を如何に有効にリサイクルできるか実用化研究が推進されている。

このような廃プラスチック処理装置（例えば、特許文献１参照）や、熱分解装置（例えば、特許文献２参照）などが本件出願人により既に提案されている。

前者においては、脱塩処理後の溶融した廃プラスチック材を熱分解装置内に投入し、この熱分解装置内において加熱により熱分解させ、分解ガス（油ガス）と残渣とに分解している。この場合、熱分解装置の加熱減としては、バーナ部により燃料（回収された分解油等）を燃焼させて生成した燃焼ガスを用いることができる。

熱分解装置で分解された分解ガスは凝縮装置（分解ガスエゼクタ等）にて液体油（回収油等）を噴射して、分解ガスを凝縮させる。凝縮した分解油は分解油ドラムにて一時貯留される。なお、このようなシステムでは、分解ガス中には、凝縮装置によっても凝縮しない軽質ガス成分も存在するが、この軽質ガス成分は分解油ドラムの上方から軽質ガス配管を経て加熱燃焼装置（排ガス燃焼装置）に送られ、ここで完全燃焼する。そして、この高温排ガスにより排熱利用し、蒸気、温水として回収するようにしている。一方、残渣は熱分解装置に設けられた残渣排出バルブが開のとき排出される。

また、後者では、内容器回転式の熱分解装置について提案されている。この熱分解装置は、外部加熱ジャケットを有する外容器と、この外容器内に回転可能に設けられた内容器とを有する。この内容器は、一端側に廃プラスチック投入口を有し他端側に排出スリットを有するもので、投入された溶融廃プラスチックを保持しつつ、駆動用モータにより緩やかに回転しながら、外部加熱ジャケットにより加熱され、分解ガス（油ガス）と残渣とに分離する。

すなわち、廃プラスチック投入口から内容器内に投入された脱塩素処理済の溶融廃プラスチック材料は、緩やかに正回転する内容器の中で攪拌されながら、外部加熱ジャケットにより加熱され、熱分解される。この熱分解により発生した分解ガス（油ガス）は出口側に設置されているスリットから、内容器と外容器との隙間を経て排気され、凝縮冷却された後、分解油として回収される。一方、内容器内の残渣は内容器を逆回転させることにより出口側のスリットを経て外容器内に排出される。したがって、残渣は、内容器が逆回転され、外容器に設けられた残渣排出排出部のバルブが開の時、熱分解装置外に排出される。

このような内容器回転式の熱分解装置では、廃プラスチック材が投入される内容器の長手方向の長さが設計上の制約から短くなることがあり、投入量が多い場合等は、熱分解のための滞留時間が短くなる。この場合、残渣に油分が多くなり、粉末状態に至らない未分解溶融プラスチック分が、熱分解装置の内筒内の残渣排出側にまで至ったりすると、未分解溶融プラスチック分が残渣排出スリットや残渣排出口に固まり閉塞に至ることがある。
特開２００２−１７３６９０号公報 特開２００１−２０００９３号公報

このように、従来の技術では熱分解装置内における熱分解のための滞留時間が短くなることがあり、未分解溶融プラスチックが残渣に残存して、残渣の取り扱いに支障をきたすことがあった。

本発明の目的は、廃プラスチックを熱分解処理する場合、残渣を油分の少ない粉末状態にすることにより、その取り扱いに支障が生じることがなく、効率的で安定的に運転することができる廃プラスチック熱分解処理方法及び処理装置を提供することにある。

本発明の廃プラスチック処理方法は、廃プラスチック材を熱分解装置に投入しながら、熱分解処理を行う材料投入熱分解工程と、廃プラスチック材の前記投入を停止し、加熱による熱分解を継続して残渣中の含油分を下げ、残渣を粉末状に焼締める残渣焼締め工程と、この残渣焼締め工程後に、前記熱分解装置から残渣を排出させる残渣排出工程とを順次繰り返すバッチ運転を連続して行う廃プラスチック処理方法であって、前記残渣焼締め工程では、熱分解装置内に設置した焼締め温度センサーの測定値が、予め設定した規定値に達すると焼締め終了と判定し、熱分解装置での加熱を終了させ、残渣排出工程に移行させることを特徴とする。

また、本発明では、残渣排出工程において、熱分解装置からの残渣排出部分に設置した排出残渣温度センサーの測定値が予め設定した規定値以下となり、その状態が規定時間以上継続したことにより残渣排出工程を終了し、次回のバッチの材料投入熱分解工程に移行させる。

また、本発明方法では、残渣排出工程において、熱分解装置からの残渣排出部分に設置した排出残渣温度センサーの測定値が、含油分測定用として予め設定された規定温度以上となる時間を累積し、この累積時間を、前バッチの残渣排出工程における同累積時間と比較し、前回バッチの累積時間より小さい場合は次回のバッチにおける焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より上昇させ、前回バッチの累積時間より大きい場合は次回のバッチにおける焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より低下させる調整を行う。

また、本発明方法では、残渣排出工程において、熱分解装置からの残渣排出部分に設置した排出残渣温度センサーの測定値と、この測定値が予め設定された工程終了判定用規定温度以上となる時間とを積分し、この積分値が前回バッチにおける同積分値と比較して、前回バッチにおける同積分値より大きければ次回バッチにおける残渣焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より低下させ、前回バッチにおける同積分値より小さければ次回バッチにおける残渣焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より上昇させている。

また、本発明方法では、残渣排出工程において、熱分解装置からの残渣排出部分に設置した排出残渣温度センサーの測定値と、この測定値が予め設定された工程終了判定用規定温度以上となる時間とを積分し、これまでに実施された各バッチにおける同積分値の平均値を求め、この求められた平均値と今回バッチにおける前記積分値とを比較し、前記平均値より大きければ次回バッチにおける残渣焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より低下させ、前記平均値より小さければ次回バッチにおける残渣焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より上昇させるようにしてもよい。

本発明の廃プラスチック処理装置は、投入される廃プラスチック材を加熱し油ガスと残渣に分離し、この分離された油ガスを次工程に導出するガス導出部及び分離された残渣を排出する残渣排出部を有する熱分解装置と、この熱分解装置への廃プラスチック経路に設けられ、廃プラスチック材を熱分解装置に投入する投入設備と、前記熱分解装置の残渣排出部に設けられ、開状態により残渣を排出させ、閉状態により残渣の排出を阻止する残渣排出弁と、前記投入設備を作動させ廃プラスチック材を熱分解装置に投入しながら熱分解処理を行う材料投入熱分解工程、前記材料投入設備による廃プラスチック材の投入を停止した状態で加熱を継続して残渣中の含油分を下げ残渣を粉末状に焼締める残渣焼締め工程、この残渣焼締め工程後に前記残渣排出弁を開き熱分解装置から残渣を排出させる残渣排出工程、を順次実行させる運転制御装置とを備え、前記熱分解装置内には焼締め温度センサーが設置され、前記運転制御装置は、この焼締め温度センサーの測定値を入力し、その入力値が、予め設定した規定値に達したことにより焼締め工程を停止し、残渣排出工程に移行させる工程移行手段を有することを特徴とする。

また、本発明装置では、残渣排出部に設けられた残渣排出弁の吐出側に排出残渣温度センサーを設置し、運転制御装置は、この排出残渣温度センサーの測定値を入力し、この入力値が予め設定した規定値以下となり、その状態が規定時間以上継続したことにより前記残渣排出弁を閉じて残渣排出工程を終了し、材料投入熱分解工程に移行させる工程移行手段を有する。

また、本発明装置では、残渣排出部に設けられた残渣排出弁の吐出側に排出残渣温度センサーを設置し、運転制御装置は、この排出残渣温度センサーの測定値を入力し、この入力値が、含油分測定用として予め設定された規定温度以上となる時間を累積する累積手段と、この累積された時間を、前回の残渣排出工程における同累積時間と比較する比較手段と、この比較結果が、前回の累積時間より小さい場合は次回の焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より上昇させ、前回の累積時間より大きい場合は次回における焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より低下させる調整手段とを有する構成でもよい。

また、本発明装置では、残渣排出部に設けられた残渣排出弁の吐出側に排出残渣温度センサーを設置し、運転制御装置は、この排出残渣温度センサーの測定値を入力しこの排出残渣温度センサーの測定値と、この測定値が予め設定された工程終了判定用規定温度以上となる時間とを積分する積分手段と、この積分値を前回の残渣排出工程における同積分時間と比較する比較手段と、この比較結果が、前回の積分値より大きければ次回の残渣焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より低下させ、前回の積分値より小さければ次回の残渣焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より上昇させる調整手段とを有するものでもよい。

また、本発明装置では、残渣排出部に設けられた残渣排出弁の吐出側に排出残渣温度センサーを設置し、運転制御装置は、この排出残渣温度センサーの測定値を入力しこの排出残渣温度センサーの測定値と、この測定値が予め設定された工程終了判定用規定温度以上となる時間とを積分する積分手段と、これまでに実施された各残渣排出工程での同積分値の平均値を求める平均値算出手段と、この求められた平均値と今回の積分値とを比較する比較手段と、この比較結果が、前記平均値より大きければ次回の残渣焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より低下させ、前記平均値より小さければ次回の残渣焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より上昇させる調整手段とを有するものでもよい。

さらに、本発明装置では、残渣排出弁の吐出側に設置された排出残渣温度センサーに対し、不活性ガスを吹きかけるノズルを設け、このノズルから間欠的に不活性ガスを吹きかけることにより排出残渣温度センサーへの残渣堆積を防止するように構成してもよい。

本発明によれば、未分解溶融プラスチックなどの油分が、残渣中にほとんど存在しないので、残渣排出部分の詰まりなど、残渣取り扱い上に支障を与えることはない。また、各処理工程を効率的且つ安定して実行することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

図１は、内容器回転式の熱分解装置を有し、この熱分解装置を用いて廃プラスチック材を油化処理する廃プラスチック処理装置の全体構成図である。

図１において、１１は廃プラスチック投入ホッパーで、その内部には図示しない前処理工程により前処理され、所定の大きさに破砕された廃プラスチック材或いは廃プラスチック造粒物が供給されている。この投入ホッパー１１の出口配管には弁１２が設けられており、その開動作により投入ホッパー１１内の廃プラスチック材を出口配管により次の脱塩装置１３に送出する。

脱塩装置１３は、図示しない加熱装置を有する円筒状の外被内に、軸線方向に沿う前後一対のスクリュー１４，１５を設けたもので、これらスクリュー１４，１５は対応するモータ１４ｍ、１５ｍにより個別に回転駆動される。図示左側のスクリュー１４は投入側スクリューであり、その入口側上部には投入ホッパー１１からの出口配管が連結している。また図示右側のスクリュー１５は出口側スクリューで、その下部には後述する溶融槽１６への配管１７が連結している。

この脱塩装置１３は、弁１２を経て投入される廃プラスチック材を３５０℃程度に加熱しながらスクリュー１４，１５で攪拌移送する。このため廃プラスチック材は脱塩装置１３内で分解され脱塩素処理され、配管１７を通って溶融槽１６に送出される。

溶融槽１６は、脱塩装置１３で加熱分解された脱塩溶融プラスチック及び脱塩ガスを一時的に貯留するもので、その内部には攪拌機１８が設けられ、モータ１９により回転駆動される。脱塩ガスは、この溶融槽１６の上部に接続された脱塩ガス配管２０を経て図示しない塩酸回収工程に送出される。また、溶融廃プラスチックは、攪拌機１８により固化しないように攪拌され、その出口配管２１の入り口部に設置された押出しスクリュー２２により出口配管２１内に押出される。

この出口配管２１は溶融槽出口弁２３を持っており、先端部は後述する熱分解装置３０に対する投入機２４の入口側と連結している。投入機２４は筒状の外被内に軸方向に沿う投入スクリュー２５を設け、これをモータ２６により回転駆動することで、溶融槽１６から送られてきた溶融プラスチックを熱分解装置３０内に投入する。この投入機２４の運転は溶融槽出口弁２３の開閉状態と連動させており、溶融槽出口弁２３が開のとき投入機２４は運転され、溶融槽出口弁２３が閉じると投入機２４は投入動作を停止する。すなわち、溶融槽出口弁２３及び投入機２４は、廃プラスチック材を熱分解装置３０に投入させるための投入設備として作動する。

図２は熱分解装置３０の詳細構成を示している。熱分解装置３０は、外容器３１と、この外容器３１内に回転可能に設けられた内容器３２とを有する内容器回転式のものである。外容器３１は図２で示すように、外部加熱ジャケット３３を有し、この加熱ジャケット３３内に高温の燃焼ガスを流通させることにより、内部を加熱する。内容器３２は、一端（図示左端）側に廃プラスチック投入口３４を有し、他端側に排出スリット３５を有するもので、投入機２４により投入口３４から投入された溶融廃プラスチックを保持しつつ、駆動用モータ３６により緩やかに回転駆動される。そして、外部加熱ジャケット３３により加熱され、溶融廃プラスチックを分解ガス（油ガス）と残渣とに分離する。

すなわち、廃プラスチック投入口３４から内容器３２内に投入された脱塩素処理済の溶融廃プラスチック材料は、緩やかに正回転する内容器３２の中で攪拌されながら、外部加熱ジャケット３３により加熱され、熱分解される。この熱分解により発生した分解ガス（油ガス）は出口側に設置されているスリット３５から、内容器３２と外容器３１との隙間に排気される。一方、内容器３２内の残渣は内容器３２を逆回転させることにより、スリット３５近くに配置されたフィン３７により、スリット３５を経て外容器内に排出される。

外容器３１の上部には、ガス導出部となる分解ガス配管３８が連結され、外容器３１との隙間に排気された分解ガスを、図示しない凝縮工程に導出する。また、外容器３１の図示右側下部は残渣排出部となり、ここには残渣排出弁３９を有する残渣排出ノズル４０が設けられ、内容器３２から外容器３１内に排出された残渣を、熱分解装置３０外に排出させる。

４２は運転制御装置で、廃プラスチック材の投入設備（溶融槽出口弁２３、投入機２４）、加熱ジャケット３３に対する加熱制御器３３ｃ、駆動モータ３６、残渣排出弁３９に対してそれぞれ運転指令を出力し、材料投入熱分解工程、残渣焼締め工程、残渣排出工程、を順次繰り返し実行させる。材料投入熱分解工程は、投入設備を作動させ（溶融槽出口弁２３を開き、投入機２４を運転）、廃プラスチック材を熱分解装置３０に投入しながら、熱分解処理を行う工程である。残渣焼締め工程は、上記投入設備による廃プラスチック材の投入を停止し、加熱による熱分解を継続して残渣中の含油分を下げ、残渣を粉末状に焼締める工程である。残渣排出工程は、残渣焼締め工程後に残渣排出弁３９を開き、内容器３２を逆回転させることにより熱分解装置３０から残渣を排出させる工程である。

次に、作用を図３の運転シーケンスを参照しながら説明する。廃プラスチック材は、投入ホッパー１１から、開状態の弁１２を通り脱塩装置１３に入り、ここで脱塩処理され、溶融廃プラスチック及び脱塩ガスとなって、適正温度に維持された溶融槽１６内に貯留される。このうち、脱塩ガスは、脱塩ガス配管２０を経て塩酸回収工程に送出される。

一方、脱塩溶融廃プラスチックは、溶融槽出口弁２３が開の時、溶融槽下部配管２１を経て熱分解装置投入機２４まで流下し、モータ２６を駆動源とする投入スクリュー２５により、熱分解装置３０の内容器３２内部に送り込まれる。なお、溶融槽出口弁２３は溶融槽１６に設置されている図示しない液位検出手段の検出結果に基づき、後述する熱分解装置３０の工程状態により開閉する。

投入機２４により熱分解装置３０の内容器３２内部に送り込まれた脱塩溶融プラスチックは、モータ３６により緩やかに回転する内容器３２の中で攪拌されながら、外部加熱ジャケット３３により加熱され、熱分解する。この熱分解によって発生した分解ガス（油ガス）は、内容器３２の出口側の、図２で示したスリット３５を経て内容器３２から外容器３１との隙間に排出され、この隙間を経て上部に連結された分解ガス配管３８により図示しない凝縮工程に送気される。この凝縮工程で凝縮冷却された後、分解油として回収される。一方、残渣は、後述する残渣排出工程において残渣排出バルブ３９を開いて、下部残渣排出ノズル４０から排出する。

以下、この運転方法の詳細を説明する。熱分解装置３０は、運転制御装置４２により、ｉ）材料投入熱分解工程、ii）残渣焼締め工程、iii）残渣排出工程、の順で順次運転制御される。

各々の工程での運転状態は下記の通りである。

ｉ）材料投入熱分解工程：溶融槽出口弁２３が開、投入機２４は運転となり、熱分解装置３０の内容器３２内に脱塩溶融プラスチックが供給されつつ、外部加熱ジャケット３３により加熱され、熱分解が行われる。内容器３２はモータ３６により正転方向に緩やかに回転駆動されている。このとき、内容器３２内の温度は、図３で示すＬａレベルから徐々に上昇する。また、この熱分解により発生した分解ガスは、前述のように、スリット３５を経て分解ガス配管３８に排気され、残渣は内容器３２内に滞留する。このとき、残渣排出バルブ３９は閉の状態である。

ii）残渣焼締め工程：溶融槽出口弁２３を閉じ、投入機２４の運転を停止する。このため、熱分解装置３０への脱塩溶融プラスチックの供給は停止される。熱分解装置３０では、脱塩溶融プラスチックが供給されない状態で加熱は継続されるので、内容器３２内の温度はさらに上昇する。このため、内容器３２内に滞留している残渣中の含油分が低下し、残渣は粉末状になるまで焼締められる。残渣中の含油分は、焼締め工程開始時で１０％程度から、焼締め工程終了時では１％程度まで下がり、これにより、残渣は粉末状になる。

この工程においても、内容器３２はモータ３６で緩やかに回転駆動され、残渣排出バルブは閉の状態である。

iii）残渣排出工程：この工程では、溶融槽出口弁２３は閉じ、投入機２４も停止し、内容器３２への脱塩溶融プラスチックの供給は停止されたままである。この状態で分解装置３０の内容器３２をモータ３６により、材料投入熱分解工程や焼締め工程とは逆向きに回転（逆転）させると共に残渣排出弁３９を開く。なお、同時に、図示しない残渣冷却コンベア入口弁を開いたり、残渣冷却コンベアを運転させる。

上記各制御により、内容器３２は逆転し、図２で示したフィン３７の働きにより、内容器３２内の粉末状の残渣はスリット３５を通って外容器３１内の底部に排出され、開状態となった残渣排出バルブ４０を通り、熱分解装置３０から排出され、図示しない残渣冷却工程に送られる。

このような運転を行うことにより、熱分解装置３０から排出される残渣の含油分を下げることができ、安全且つ確実に残渣を取り扱うことができる。

ここで、運転制御装置４２は、材料投入熱分解工程、残渣焼締め工程、残渣排出工程、を順次実行させるが、各工程間の移行は、例えば時間によって管理すればよい。図３の例では、材料熱分解工程は１０時間に設定し、残渣焼締め工程は４時間に設定し、残渣排出工程は２時間に設定してある。したがって、運転制御装置４２は、各工程の経過時間をカウントし、上記設定時間になった時点で現工程を終了させ、次の工程を開始させるように制御すればよい。

また、この材料投入熱分解工程、残渣焼締め工程、残渣排出工程を一つのバッチ処理とし、これを連続的に繰り返すバッチ運転を行ってもよい。

図３では、ｉ）材料投入熱分解工程、ii）残渣焼締め工程、iii）残渣排出工程、を繰返すバッチ運転の内、２バッチ分の運転シーケンスの例を示している。この図では１バッチ１６時間で３２時間分を示している。

この運転シーケンスの例では、脱塩装置は常時運転し、溶融槽内の温度は一定に維持している。

ｉ）材料投入熱分解工程では、溶融槽出口弁２３が開で熱分解装置投入機２４が運転している時、溶融槽レベルは徐々に下がる。すなわち、工程開始時（０時間目）Ｈレベルであったものが、材料投入熱分解工程の終了時（１０時間目）においてＬレベルまで下がるように設定している。この材料投入熱分解工程の間、内容器３２の内部温度は、前述のようにＬａレベルから除々に上昇していく。

ii）残渣焼締め工程では、前述のように内容器３２内への脱塩溶融プラスチックの供給が停止されるため、内容器３２の内部温度はさらに上昇し、焼締めが進行していく。そして、内容器３２の内部温度がＨａレベルまで上昇する１４時間目において焼締めが完了し、焼締め工程を終了する。

iii）残渣排出工程においては、溶融槽出口弁２３は閉じたままなので、溶融槽レベルは徐々に上昇し続け、残渣排出工程の終わる１６時間目)においてＨレベルまで上昇する。また、内容器３２を逆転させ、残渣排出弁３２を開くことにより、熱分解装置３０から残渣が排出され、熱分解装置３０の内部温度は降下する。排出された残渣は、下部に設置された図示しない残渣冷却コンベアが運転されることにより、冷却されながら移送される。

この残渣排出工程が終了した時点で残渣排出弁３９を閉じ、溶融槽出口弁２３を開き、投入機２４の運転を再開し、次回バッチにおける材料投入熱分解工程に再び移行する。すなわち、ｉ）材料投入熱分解工程→ii）残渣焼締め工程→iii）残渣排出工程→ｉ）材料投入熱分解工程→ii）残渣焼締め工程→iii）残渣排出工程のサイクルを何度も連続して繰返す。

なお、図３ではｉ）材料投入熱分解工程、ii）残渣焼締め工程、iii）残渣排出工程の時間を各々１０時間(hr)、４時間(hr)、２時間(hr)と設定したが、これは或る運転パターンの例であり、実際には熱分解装置の設計、投入材料の組成、外部加熱ジャケットからの加熱条件等により、最適な時間を設定できる。

この運転を行うことにより、熱分解装置３０を効率的に、安定的に連続運転することができる。

次に、図４で示す形態について説明する。

この形態では、熱分解装置３０の内容器３２内部に焼締め状態検出用の温度センサー４５を設置している。熱分解装置３０は、前述のように、ｉ）材料投入熱分解工程、ii）残渣焼締め工程、iii）残渣排出工程、を繰返すバッチ運転を連続して行う。各工程間の移行制御は、前述の形態では設定時間に基づいて行っていた。この形態では、焼締め工程において、焼締め状態検出用に内容器３２内に設けた温度センサー４５の測定値が或る規定値以上に上がった時点で残渣排出工程に移行する自動制御機能を有している。すなわち、焼締め工程では、図３で示したように、焼締め工程が進行していくにつれ内容器３２内の温度は上昇していく。そこで、温度センサー４５の測定値により、内容器３２内の温度が予め設定した規定値（図３のＨａまたはそれに近い値）達した時点で焼締めが完了したと判定し、残渣排出工程に移行するよう運転制御装置４２により自動運転する。

このために、運転制御装置４２は、この温度センサー４５の測定値を入力手段５１により入力し、その入力値と予め設定した規定値（ここではＨａとする）とを比較手段５２で比較し、その結果、入力値が規定値Ｈａに達すると焼締め完了と判断し、工程移行手段５３により、残渣排出工程に移行させる。

上述した焼締め工程終了を判定する規定値は、投入される廃プラスチック材料の組成等により異なる。本発明者の経験では、一般家庭から排出される廃プラスチック材料を処理する場合は、４００〜４２０℃である。この内容器部温度規定値は、投入材料の組成等により最適な条件に変更できる。

このような自動制御を行うことにより、設定された時間にとらわれることなく、焼締めが完了したタイミングを捕らえて残渣排出工程に移行することができ、熱分解装置を効率的且つ安定的に連続運転することができる。

次に、図５で示す形態について図６の運転シーケンスと共に説明する。

この形態では、熱分解装置３０の残渣排出弁３９の下部以降の残渣排出部に排出残渣の温度を測定する温度センサー５５を設けた。前述のように熱分解装置３０は、ｉ）材料投入熱分解工程、ii）残渣焼締め工程、iii）残渣排出工程、を繰返すバッチ運転を連続して行う。そこで、この形態では、温度センサー５５で測定された排出残渣の温度変化により、残渣排出工程の終了を判定し、次回のバッチにおける材料投入熱分解工程に移行するよう運転制御装置４２によって自動制御する。

すなわち、残渣排出工程においては、内容器３２が逆転することにより、内容器３２内の残渣はスリット３５を経て排出されるが、残渣排出が進行すると残渣の排出量は徐々に少なくなり、最後の方では残渣排出が間欠的になっていく。このため、排出残渣の温度を温度センサー５５で測定し、その測定値が或る規定値（図６のＬｂ）以下になった時間（図６のＡ）で管理することにより、残渣排出工程の終了タイミングをとらえることができる。

このために、運転制御装置４２は、この排出残渣温度センサー５５の測定値を入力手段５１により入力し、この入力値を予め設定した規定値（図６の温度Ｌｂ及び時間Ａ）と比較手段５６、５７で比較する。その結果、温度Ｌｂ以下の状態が規定時間Ａ以上継続した場合は、残渣排出工程終了と判定し、工程移行手段５８により、次回バッチの材料投入熱分解工程に移行させる。すなわち、残渣排出弁３９を閉じ、溶融槽出口弁２３を開き、投入機２４を運転させ、モータ３６により内容器３２を正転方向に回転させる。

上記規定値（温度Ｌｂ及び時間Ａ）は、投入材料の組成等により異なる。本発明者の経験では、処理する廃プラスチック材料が一般家庭から排出されたものであり、材料投入熱分解工程が１０時間の場合、規定値温度Ｌｂは１００℃、時間Ａは約０．５時間にするとよい。これら規定値Ｌｂ、時間Ａの管理値は、運転条件、投入材料の組成等により最適な条件に変更できる。

なお、図５では、残渣排出温度測定用センサー５５を残渣排出バルブ３９の真下に設置しているが、この場所に限らず残渣排出部の残渣冷却コンベア以降に設置し、その温度で制御してもよい。

この自動制御機能を有することにより、残渣排出工程において熱分解装置３０から残渣が排出しきったタイミングを適格に把握でき、そのタイミングにおいて次のバッチにおける材料投入熱分解工程に移行することができ、これにより最適な運転設定ができる。そして、熱分解装置を効率的に、安定的に連続運転を行うことができる。

次に、図７で示す形態について図８の運転シーケンスと共に説明する。

この形態は、残渣排出工程における排出残渣の温度を温度センサー５５で測定し、その温度状態に応じて、次回バッチにおける焼締め工程での加熱温度を調整するものである。

例えば、図８に示すように、残渣排出工程における排出残渣の温度（温度センサー５５の測定値）が、或る規定温度、すなわち、含油分判定用の規定値Ｈｂ以上に上がったタイミングをとらえ、その累積時間Ｂを各バッチ毎に求める。そして、図８における２回目のバッチでの累積時間Ｂ′が、前回のバッチにおける同累積時間Ｂと比較して小さい場合には、次回バッチの焼締め工程の加熱温度Ｔ″を、調整範囲上限温度ＴＨを限度に、終了したばかりの今回バッチの加熱温度Ｔ′よりも上げる調整を優先的に行う。逆に前のバッチにおける累積時間Ｂよりも大きい場合には、次回バッチの焼締め工程の加熱温度Ｔ″を、調整範囲下限温度ＴＬを限度に、終了したばかりの今回バッチの加熱温度Ｔ′よりも下げる調整を優先的に行うよう自動調整する。

このために、運転制御装置４２は、温度センサー５５の測定値を入力手段５１により入力し、比較手段５９により、含油分判定用として予め設定された規定温度Ｈｂと比較する。その結果から、この入力値が、規定温度Ｈｂ以上となる時間とらえ、この時間を累積手段６０により累積する。この累積時間は、バッチ毎に求め、累積値メモリ６１にバッチ毎に記憶している。そして、今回求めた累積時間と、前回バッチでの残渣排出工程における同累積時間とを比較手段６２により比較する。そして、この比較結果が、前回の累積時間より小さい場合は、調整手段６３により、次回バッチにおける焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より上昇させる調整信号を出力する。反対に、前回の累積時間より大きい場合は次回バッチにおける焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より低下させる調整信号を出力する。これらの調整信号は、温度制御装置３３ｃに入力され、次回バッチのおける焼締め工程での外部加熱ジャケット３３の温度を調整する。

上記焼締め工程での加熱温度（外部ジャケット３３の温度）の調整範囲ＴＬ〜ＴＨは、熱分解装置３０の設計、投入材料の組成、外部加熱ジャケットからの加熱条件等により異なるが、本発明者の経験では、一般家庭から排出される廃プラスチック材料を処理する場合は３８０〜４２０℃の範囲が好ましい。また、前段の材料投入熱分解工程が１０時間の場合の累積時間Ｂは１．０〜１．２時間程度である。この焼締め工程の加熱温度の調整範囲ＴＬ〜ＴＨは、熱分解装置３０の設計、投入材料の組成、外部加熱ジャケットからの加熱条件等により最適な条件に変更できる。

ここで、熱分解装置３０に投入される廃プラスチック材料は、特にその材料が家庭から排出される場合等は組成、含水率、特性が時々刻々と変化していく。このため、熱分解装置３０の運転条件を一定に固定していては、排出される残渣中の油分が変動する。残渣中の油分が多い場合には残渣の粘性が増え金属面に付着し易く、スリット３５等が閉塞し易くなる。

前述したように、温度センサー５５の測定値が規定温度Ｈｂより高い温度上昇累積時間が長いということは、残渣量が多いだけでなく、残渣中に油分が少なく排出しやすい状態である。このため、前回バッチにおけるこの累積時間と比較して、前回バッチにおけるこの時間よりも大きい場合には、熱分解装置内容器からの残渣排出が十分行われたと判断し、次回バッチの焼締め工程の加熱温度を調整範囲下限の加熱温度を限度に下げる調整を行う。このように、自動制御機能により、投入廃プラスチックの性状変動等に伴う運転状態を最新条件に合わせて最適化できる。

この自動制御機能を有することにより、廃プラスチック処理装置の各バッチ毎の残渣排出を常に安定的に行うことができ、熱分解装置３０を効率的に、安定的に連続運転できる。

次に、図９で示す形態について図１０の運転シーケンスと共に説明する。

この形態でも、残渣排出工程における排出残渣の温度を温度センサー５５で測定し、その温度状態に応じて、次回バッチにおける焼締め工程での加熱温度を調整するものであるが、温度状態の判定条件が図７及び図８で説明した形態と異なる。

図１０は、排出残渣温度測定用温度センサー５５の測定値の変動を示している。図中Ｃ、Ｃ′、Ｃ″は各バッチにおける残渣排出工程での温度センサー５５による測定温度と、この測定温度が残渣排出における或る規定温度（工程終了判定用の規定値：Ｌｂとする）以上になった時間との積分値を表している。

前述のように、残渣排出工程では、排出残渣の温度、すなわち、温度センサー５５の測定値が規定値Ｌｂまで下がったことを条件として、熱分解装置３０の残渣排出バルブ３９を閉め、残渣排出工程を終了し次回バッチの材料投入熱分解工程に移行する。そこで、今回バッチの残渣排出工程における前記積分値、すなわち、温度センサー５５による測定温度とこの測定温度が規定温度Ｌｂ以上になった時間との積分値（Ｃ′とする）が前のバッチにおける同積分値Ｃに比較して小さい場合には、次回バッチの焼締め工程の加熱温度Ｔ″を、調整範囲上限ＴＨの加熱温度を限度に、上昇させるように調整を行う。逆に、或る規定温度Ｌｂ以上になった時間との積分値Ｃ″が前のバッチにおける同積分値Ｃ′に比較して大きい場合には、次回バッチの焼締め工程の加熱温度（図示せず）を、調整範囲下限ＴＬの加熱温度を限度に、下降させるように自動調整する。

このために、運転制御装置４２は、図９で示すように、温度センサー５５の測定値を入力手段５１により入力する。この温度センサー５５の測定値は、予め設定された工程終了判定用の規定温度Ｌｂと比較手段５９により比較される。この比較結果から、温度センサー５５の測定値と、この測定値が規定温度Ｌｂ以上となる時間とを積分手段６６で積分し積分値Ｃを求める。この積分値Ｃは、バッチ毎に求め（Ｃ，Ｃ′，Ｃ″，・・・）、積分値メモリ６７にバッチ毎に記憶される。そして、今回求めた積分値と、前回バッチでの残渣排出工程における同積分値とを比較手段６２により比較する。この比較結果が、前回の積分値より小さい場合は、調整手段６３により、次回バッチにおける焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より上昇させる調整信号を出力する。反対に、前回の積分値より大きい場合は次回バッチにおける焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より低下させる調整信号を出力する。これらの調整信号は、加熱制御器３３ｃに入力され、次回バッチのおける焼締め工程での外部加熱ジャケット３３の温度を調整する。

この自動制御機能を有することにより、残渣排出工程における熱分解装置３０からの残渣排出状態を前のバッチと比較し、次のバッチの焼締め工程における最適な加熱温度を設定する精度を高めることができ、熱分解装置３０をより効率的に、安定的に連続運転できる。

次に、図１１で示す形態について説明する。

図９で示した形態では、バッチ毎に残渣排出工程での残渣の排出状態を検出すべく、残渣温度と、その温度が規定値Ｌｂ以上となる時間との積分値を求め、この積分値を前回バッチにおける積分値と比較し、この比較結果により、次回バッチでの残渣加熱温度を調整していたが、この形態では、今回バッチで求めた積分値を規定積分値ＣＣと比較し、その比較結果により、次回バッチでの残渣加熱温度を調整するようにしている。この場合、規定積分値ＣＣとしては各バッチで求められた積分値の平均値を用いる。

すなわち、過去の各バッチの積分値の平均値を規定積分値ＣＣと設定し、今回バッチの積分値（Ｃ´とする）と規定積分値ＣＣとを比較して、今回バッチの積分値Ｃ′が規定積分値ＣＣよりも小さい場合には、次回バッチの焼締め工程での加熱温度Ｔ″を、調整範囲上限ＴＨを限度に上げる調整を行う。逆に、今回バッチの積分値（Ｃ″）と規定積分値ＣＣとを比較して、今回バッチの積分値Ｃ″が規定積分値ＣＣよりも大きい場合には、次回バッチの焼締め工程の加熱温度を、調整範囲下限ＴＬを限度に下げる調整を行うように自動調整する。

このために、運転制御装置４２は、図１１で示すような処理を行う。温度センサー５５の測定値と、この測定値が規定温度Ｌｂ以上となる時間とを積分手段６６で積分するまでは図９の形態と同じである。この積分値Ｃは、バッチ毎に求め（Ｃ，Ｃ′，Ｃ″，・・・）、これらの平均値を規定値算出手段７１により規定積分値ＣＣとして求める。そして、今回求めた積分値と、規定積分値ＣＣとを比較手段６２により比較する。この比較結果が、規定積分値ＣＣより小さい場合は、調整手段６３により、次回バッチにおける焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より上昇させる調整信号を出力する。反対に、規定積分値ＣＣより大きい場合は次回バッチにおける焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より低下させる調整信号を出力する。これらの調整信号は、加熱制御器３３ｃに入力され、次回バッチのおける焼締め工程での外部加熱ジャケット３３の温度を調整する。

この自動制御機能を有することにより、残渣排出工程における熱分解装置３０からの残渣排出状態を過去の各バッチの平均値と比較し、次のバッチの最適な加熱温度を設定でき、その精度を更に高めることができる。これにより、熱分解装置を効率的に、安定的に連続運転できる。

次に、図１２で示す形態について説明する。

図１２に示すように、熱分解装置３０には残渣排出バルブ３９が設けられ、これよりも下流側には排出残渣の温度測定用センサー５５が設置されている。この形態では、温度センサー５５の感知部に対して不活性ガス吹きかけ機構７４を設置したことを特徴とする。

この不活性ガス吹きかけ機構７４は、不活性ガス供給配管にガス流量計７５、ガス流量調整バルブ７６を設置し、ガス供給ノズル７７に適正な流量が供給できるように構成している。

このように構成すると、排出残渣温度測定用の温度センサー５５の感知部には、不活性ガス供給ノズル７７から間欠的に不活性ガスを吹きかけられので、感知部上への残渣の堆積を防止でき、温度測定誤差発生を防止できる。

なお、不活性ガスを吹きかけるタイミングについては、例えば、残渣排出開始時から終了時まで５分間隔にする等、感知部に付着する残渣を吹き飛ばすのに最適な時間間隔でタイマー設定する。また、不活性ガス供給ノズル７７の噴射角度は感知部に付着する残渣を吹き飛ばすのに最適な位置、角度で設置する。

この不活性ガス吹きかけ機能を有することにより、残渣排出温度を正確に測定することができ、熱分解装置を効率的に、安定的に連続運転できる。

なお、これまで説明したいずれの形態においても、熱分解装置３０として内容器回転式のものを例示したが、熱分解装置３０の型式はこれに限らず、単なる容器の構造で上部から材料を投入し、下部から残渣を排出する方式にする等の方式でも適用可能である。

このように各形態において説明した廃プラスチック処理装置は、安定的に連続運転することができ、廃プラスチックの材料特性が変動しても、適正な焼締めが実施でき、油分をなるべく少なくした粉末状態で残渣を排出できる。

本発明による廃プラスチック処理方法及び処理装置を実施するための最良の形態を示す全体構成図である。 同上形態に用いる熱分解装置の詳細構成を示す構成図である。 同上形態の運転シーケンスを説明する図である。 本発明の他の形態を説明するブロック構成図である。 本発明のさらに他の形態を説明するブロック構成図である。 図５で示した形態の運転シーケンスを説明する図である。 本発明の別の形態を説明するブロック構成図である。 図７で示した形態の運転シーケンスを説明する図である。 本発明の別の他の形態を説明するブロック構成図である。 図９で示した形態の運転シーケンスを説明する図である。 本発明の別のさらに他の形態を示すブロック構成図である。 本発明に各形態に用いられる温度センサーに対する残渣堆積防止構造を説明する部分図である。

符号の説明

２３ 材料投入弁（溶融槽出口弁）
３０ 熱分解装置
３３ 外部加熱ジャケット
３８ 油ガス配管
３９ 残渣排出弁
４２ 運転制御装置
４５ 焼締め温度センサー
５１ 入力手段
５２，５６，５７，５９，６２ 比較手段
５３，５８ 工程移行手段
５５ 排出残渣温度センサー
６０ 累積手段
６１ 累積値メモリ
６３ 調整手段
６６ 積分手段
６７ 積分値メモリ
７１ 規定値ＣＣ算出手段
７４ 不活性ガス吹きかけ機構
７７ ノズル

Claims (11)

1. 廃プラスチック材を熱分解装置に投入しながら、熱分解処理を行う材料投入熱分解工程と、廃プラスチック材の前記投入を停止し、加熱による熱分解を継続して残渣中の含油分を下げ、残渣を粉末状に焼締める残渣焼締め工程と、この残渣焼締め工程後に、前記熱分解装置から残渣を排出させる残渣排出工程とを順次行うバッチ運転を繰り返す廃プラスチック処理方法であって、
   前記残渣焼締め工程では、熱分解装置内に設置した焼締め温度センサーの測定値が、予め設定した規定値に達すると焼締め終了と判定し、熱分解装置での加熱を終了させ、残渣排出工程に移行させる
   ことを特徴とする廃プラスチック処理方法。
2. 前記残渣排出工程では、
   熱分解装置からの残渣排出部分に設置した排出残渣温度センサーの測定値により、排出残渣の温度が予め設定した規定値以下となり、その状態が規定時間継続したことにより残渣排出工程を終了し、次回バッチの材料投入熱分解工程に移行させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチック処理方法。
3. 前記残渣排出工程では、
   熱分解装置からの残渣排出部分に設置した排出残渣温度センサーの測定値により、排出残渣の温度が、含油分判定用として予め設定した規定温度以上となる時間を累積し、
   この累積時間を、前回バッチの残渣排出工程における同累積時間と比較し、前回バッチの累積時間より小さい場合は次回のバッチにおける焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より上昇させ、前回バッチの累積時間より大きい場合は次回のバッチにおける焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より低下させる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の廃プラスチック処理方法。
4. 前記残渣排出工程では、
   熱分解装置からの残渣排出部分に設置した排出残渣温度センサーの測定値と、この測定値が工程終了判定用として予め設定した規定温度以上になる時間とを積分し、
   この積分値が前回バッチにおける同積分値と比較して、前回バッチにおける同積分値より大きければ次回バッチにおける残渣焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より低下させ、前回バッチにおける同積分値より小さければ次回バッチにおける残渣焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より上昇させる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の廃プラスチック処理方法。
5. 前記残渣排出工程では、
   熱分解装置からの残渣排出部分に設置した排出残渣温度センサーの測定値と、この測定値が工程終了判定用として予め設定した規定温度以上となる時間とを積分し、
   これまでに実施された各バッチにおける前記各積分値の平均値を求め、
   この求められた平均値と今回バッチにおける前記積分値とを比較し、前記平均値より大きければ次回バッチにおける残渣焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より低下させ、前記平均値より小さければ次回バッチにおける残渣焼締め工程での加熱温度を今回バッチの加熱温度より上昇させる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の廃プラスチック処理方法。
6. 投入される廃プラスチック材を加熱し油ガスと残渣に分離し、この分離された油ガスを次工程に導出するガス導出部及び分離された残渣を排出する残渣排出部を有する熱分解装置と、
   この熱分解装置への廃プラスチック経路に設けられ、廃プラスチック材を熱分解装置に投入する投入設備と、
   前記熱分解装置の残渣排出部に設けられ、開状態により残渣を排出させ、閉状態により残渣の排出を阻止する残渣排出弁と、
   前記投入設備を作動させ廃プラスチック材を熱分解装置に投入しながら熱分解処理を行う材料投入熱分解工程、前記材料投入設備による廃プラスチック材の投入を停止した状態で加熱を継続して残渣中の含油分を下げ残渣を粉末状に焼締める残渣焼締め工程、この残渣焼締め工程後に前記残渣排出弁を開き熱分解装置から残渣を排出させる残渣排出工程、を順次実行させる運転制御装置とを備え、
   前記熱分解装置内には焼締め温度センサーが設置され、前記運転制御装置は、この焼締め温度センサーの測定値を入力し、その入力値が、予め設定した規定値に達したことにより焼締め工程を停止し、残渣排出工程に移行させる工程移行手段を有する
   ことを特徴とする廃プラスチック処理装置。
7. 前記残渣排出部に設けられた残渣排出弁の吐出側に排出残渣温度センサーを設置し、
   運転制御装置は、この排出残渣温度センサーの測定値を入力し、この入力値が予め設定した規定値以下となり、その状態が規定時間以上継続したことにより前記残渣排出弁を閉じて残渣排出工程を停止し、材料投入熱分解工程に移行させる工程移行手段を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の廃プラスチック処理装置。
8. 前記残渣排出部に設けられた残渣排出弁の吐出側に排出残渣温度センサーを設置し、
   運転制御装置は、この排出残渣温度センサーの測定値を入力し、この入力値が、含油分測定用として予め設定された規定温度以上となる時間を累積する累積手段と、この累積された時間を、前回の残渣排出工程における同累積時間と比較する比較手段と、この比較結果が前回の累積時間より小さい場合は次回の焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より上昇させ、前回の累積時間より大きい場合は次回における焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より低下させる調整手段とを有する
   ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の廃プラスチック処理装置。
9. 前記残渣排出部に設けられた残渣排出弁の吐出側に排出残渣温度センサーを設置し、
   運転制御装置は、この排出残渣温度センサーの測定値を入力し、この排出残渣温度センサーの測定値と、この測定値が予め設定された工程終了判定用規定温度以上となる時間とを積分する積分手段と、この積分値を前回の残渣排出工程における同積分時間と比較する比較手段と、この比較結果が、前回の積分値より大きければ次回の残渣焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より低下させ、前回の積分値より小さければ次回の残渣焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より上昇させる調整手段とを有する
   ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の廃プラスチック処理装置。
10. 前記残渣排出部に設けられた残渣排出弁の吐出側に排出残渣温度センサーを設置し、
    運転制御装置は、この排出残渣温度センサーの測定値を入力し、この排出残渣温度センサーの測定値と、この測定値が予め設定された工程終了判定用規定温度以上となる時間とを積分する積分手段と、これまでに実施された残渣排出工程での同積分値の平均値を求める平均値算出手段と、この求められた平均値と今回の積分値とを比較する比較手段と、この比較結果が、前記平均値より大きければ次回の残渣焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より低下させ、前記平均値より小さければ次回の残渣焼締め工程での加熱温度を今回の加熱温度より上昇させ る調整手段とを有する
    ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の廃プラスチック処理装置。
11. 前記残渣排出弁の吐出側に設置された排出残渣温度センサーに対し、不活性ガスを吹きかけるノズルを設け、このノズルから間欠的に不活性ガスを吹きかけることにより排出残渣温度センサーへの残渣堆積を防止した
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の廃プラスチック処理装置。

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