JP4217762B2 - 油化装置の未分解ガス処理方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックなどの廃棄物の再資源化を図った油化装置の未分解ガス処理方法及び装置に関する。

従来、この種油化装置ではバッチ式及び連続運転式を問わず廃プラスチックやタイヤなどを熱分解釜にて加熱溶融し、熱分解により生じた分解ガスを冷却凝縮することで液化して分解油を生成するようにしている。しかるに、分解油を効率よく回収するには分解ガスを効率よく冷却凝縮することにあり、例えば凝縮器として熱分解ガスが通過する管に多管式スパイラル管を採用し、その周りの冷却水と接触する所謂熱交換面積を大きくするとともに、そのスパイラル管の入口側に多孔板を設けてガスが均一に導入されるようにした提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１８２９６１号公報

ところが、凝縮器の冷却性能の向上にも係らず一部の低分子ガス等は未分解のまま、従って油化されることなく凝縮器を通過して排出される。そして、このガス中には有害な不純物として塩素分を含むため、これを燃焼処理する場合にダイオキシンが発生するおそれがあって、環境汚染等の問題が生じるなど簡単に廃棄処理できなかった。

本発明は上記問題点を解決するため、凝縮器を経た未分解ガスを環境汚染の憂いもなく排出処理できるようにした油化装置の未分解ガス処理方法及び装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の油化装置の未分解ガス処理方法は、廃プラスチックなどを収容した熱分解釜を加熱源を備えた加熱炉内にて加熱し、発生する熱分解ガスを凝縮器を介して冷却し液化して分解油を生成するものにおいて、前記凝縮器を経た未分解のガスを、液体と接触させ該ガス中に含む少なくとも塩素分を除去するガス洗浄動作を行ない、このうち洗浄に使用した液体は前記加熱炉が有する排気ダクトからの排気熱を利用して気化処理するとともに、洗浄後のガスは前記加熱炉に送り燃焼処理するようにしたことを主たる特徴とするものである。

上記手段によれば、油化できなかった未分解ガスは、洗浄され少なくとも塩素分が除去された後に加熱炉で燃焼処理されるので、ダイオキシンなどの有害なガスが発生するおそれは解消され、且つ熱分解釜の加熱源としても再利用できる。一方、ガス洗浄に使用した液体は、加熱炉の燃焼ガス排気ダクトに設けた蒸発タンクに送り、排気熱を有効利用して気化させることができるなど、環境保全にも有効で簡易な手段にて効果的に未分解ガスの処理が可能な油化装置の未分解ガス処理方法を提供できる。

以下、本発明の一実施例を示す図１ないし図４を参照して説明する。
そのうち、図１は図中の矢視方向で示す油化生成フローも兼ねた油化装置の全体構成を示すもので、廃プラスチックなどを熱分解する熱分解釜１は、詳細は略すが加熱炉２内に出し入れ可能に収容され、下方の加熱源である複数箇所に設けられたオイルバーナー３及びガスバーナー４により加熱される。その加熱源による燃焼ガスは、加熱炉２の上部から外方に導出された排気ダクト５を介して炉外に排出される。

しかるに、油化する装置として本実施例では、前記熱分解釜１内に供給された原料たる例えば廃プラスチックを加熱溶融してガス化する所謂乾留を行ない、その加熱分解にて生じた分解ガスを冷却凝縮して液化することにより分解油を生成する所謂１次油化生成ライン（後述する破線矢印Ａ１で示す）と、同様の過程を経る２次油化生成ライン（同、破線矢印Ａ２で示す）を備えている。すなわち、熱分解釜１の上部から導出された分解ガス（破線矢印Ａ０方向の流れ）は、改質タンク６に流入する。この改質タンク６は、詳細は省略するが内部に触媒が装填され、これに分解ガスを接触反応させて例えば炭素数を小さくしたり臭いなどの不純物を除去して良質なものに改質する機能を有する。

この改質タンク６で改質された分解ガスは、以降は後述する運転制御に応答して開閉動作する第１，第２の開閉弁７，８のいずれかを通して破線矢印Ａ1と同Ａ2で示す方向に分岐した別ルートを辿り、凝縮器として機能する１次凝縮タンク９または２次凝縮タンク１０に夫々導入可能な構成としている。しかるに、凝縮器における冷却手段として例えばクーリングタワー１１を利用して冷却媒体が夫々矢印Ｂ１，Ｂ２方向に循環する冷却ジャケット１２，１３を、円筒状の通気用タンク１４，１５の外周囲に備えたユニット構成からなり、通気用タンク１４，１５内を分解ガスが流通することで冷却するようにしている。

例えば、本実施例に示す通気用タンク１４，１５は、夫々３つに区画された分室１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有し、上端部の一部が連通してガスの流通を可能とする構成にある。
従って、この凝縮器において分解ガスが冷却凝縮され油成分が液化されて生成された分解油は、１次側では各分室１４ａ，１４ｂ，１４ｃ単位に液化収集されて実線矢印Ａ１方向に合流され、１次油水分離装置１６を経て１次油回収タンク１７に貯留される構成としている。一方、２次側でも上記同様の過程を経て実線矢印Ａ２方向に流れた分解油は、２次油水分離装置１８を経て２次油回収タンク１９に貯留される構成としている。
尚、図中破線矢印Ａはガスの流れを示し、実線矢印Ａは油の流れを示している。

しかるに、上記各凝縮タンク９，１０において一部の低分子ガスなどは油化されず、この所謂未分解ガスは破線矢印Ａ１及び同Ａ２方向に流れ、いずれも共通のガス洗浄タンク２０に流入する構成にある。
このガス洗浄タンク２０は、詳細は後述するが未分解ガス中に含まれる有害な成分を除去するもので、その構成は図２に拡大して示すように使用形態では内部に液体として例えば水道水が所定水位まで供給され、その液体Ｗの水層上部に若干の空間層Ｓが必ず形成されるようにしている。このようなガス洗浄タンク２０に対し、前記各凝縮タンク９，１０から導出されたガス流通管路２１の先端は、その液体Ｗ中に開口すべく複数の小孔２１ａを形成している。

これに対し、空間層Ｓの上部には排出側のガス流通管路２２が連通接続され、その他端である先端は前記ガスバーナー４のガス圧力調整タンク２３に接続されており、これを以ってガス洗浄タンク２０を経た分解ガスを加熱炉２に送る送ガス手段を構成している。
尚、上記ガス圧力調整タンク２３は、ガス圧を検知してその圧力に応じたガス量を加熱炉２内に放出しガス燃焼による火力等を安定化する制御を行なう。

しかるに、前記ガス洗浄タンク２０内の液体Ｗは、随時清浄な液体と入れ替え可能にしており、そのため上部に配設した給水管２０ａには図示しない給水ポンプを介して補給水タンク２４に連通接続され、下部には液体Ｗを排出処理する排水管２０ｂを介して排水タンク２５が連通接続されている。この排水タンク２５には、アルカリ性の中和剤、例えば苛性ソーダを収納した中和剤貯留部２５ａを備えていて、随時排水タンク２５内に投入可能としている。そして、この排水タンク２５は送水用ポンプ２６を備えた送水管路２８により蒸発タンク２７に水を送ることができる所謂送水手段を具備し、適宜の運転制御により蒸発タンク２７に送水可能としている。

ところで、上記蒸発タンク２７の具体構成につき述べると、これは図３に拡大して示すように加熱炉２から導出された円筒状の排気ダクト５の鉛直部分に装着され、上端部がラッパ状に拡開して上端面の表面積を十分に確保した中空筒状をなしていて、該排気ダクト５の外周囲に隣接して設けられている。そして、この中空内部は貯水可能であって上部に前記送水管路２８の一端が接続され、下部には残水処理などのドレーン２９、更には液面計３２を備えるなど、詳細は後述するが排気ダクト５からの熱を受けて内部に貯留した水を気化する機能を有する。

また、上記した上端面には図４の平面図に示すように、対向位置の２箇所に大きな矩形の開口部３０を形成しており、この開口部３０を上方から覆うように蓋体３１が着脱可能に配備され、この蓋体３１には多数の小孔３１ａが形成され、以って蒸発タンク２７の内外を連通状態に保持する。この場合、蒸発タンク２７は排気ダクト５を通して高温度の燃焼ガスの排気熱を有効に受けるように、該排気ダクト５に極力密着した状態に装着し、更には排気ダクト５との接触面積を大きくする形態が望ましい。

尚、図１中、前記した熱分解釜１の内底部近傍には回転可能な撹拌体３３を備え、外方上部に配設されたモータ３４にて駆動される。また、熱分解釜１の外底部には内方に窪ませた凹状部１ａが形成され、伝熱面積を拡大すべき構成としている。

次に、上記構成の油化装置の未分解ガス処理方法及び装置の作用について説明する。
まず、廃プラスチックを油化する一般的な実施態様につき説明すると、今原料として破砕された廃プラスチックが投入された熱分解釜１が加熱炉２内に収容保持され、オイルバーナー３及びガスバーナー４に点火されて運転が開始される。すなわち、廃プラスチックを加熱溶融しガス化する所謂乾留を行なう熱分解運転が開始され、高温の燃焼ガスは排気ダクト５から炉外に排出される。しかるに、モータ３４の駆動による撹拌体３３の回転動作は、廃プラスチックを撹拌混合し均一に加熱溶融して熱分解を効率よく行なう。

この熱分解運転では、まず図示しない制御手段に基づき１次熱分解として、例えば４００度Ｃまでの温度制御に基づき加熱分解され、発生した熱分解ガスは熱分解釜１の上部に連通した流通管路を破線矢印Ａ0方向に流れる。そして、該分解ガスは改質タンク６に導入され、ここで内部に装填された触媒と接触反応して炭素数を小さくしたり臭いなどの不要な成分を除去して良質なものに改質される。しかるに、改質後の分解ガスは、この１次熱分解では第１の開閉弁７が開放し、他方の第２の開閉弁８は閉塞するよう制御されるため破線矢印Ａ１方向に流れ、凝縮器として機能する１次凝縮タンク９に導かれる。この凝縮タンク９では、分解ガスが冷却ジャケット１２で囲まれた通気用タンク１４内を流通する間に冷却され凝縮することで油成分が液化され、１次油水分離装置１６を経て良質な分解油が１次油回収タンク１７に貯留され、燃料等の再資源として有効活用が図れる。

これに対し、この1次凝縮タンク９で油化できなかった低分子のガスは、そのまま1次凝縮タンク９を通り抜け、ガス流通管路２１を経てガス洗浄タンク２０に導入される。このガス流通管路２１の端部に形成された小孔２１ａは、ガス洗浄タンク２０の液体Ｗ中に開口しているため、ガスが水中を潜り上部の空間層Ｓに抜ける間に水との接触が十分に行なわれる。この結果、該ガス中に含まれる不純物の少なくとも塩素分は水に溶解して除去され、所謂ガス洗浄動作が行なわれる。そして、洗浄後のガスは破線矢印Ａ１で示すように本実施例ではガス流通管路２２を経てガスバーナー４の燃料として送り込むべき、ガス圧力調整タンク２３に送り込まれ、随時加熱炉２で燃焼処理される。

しかるに、ガス洗浄に使用して塩素分が溶解した液体Ｗは、排水管２０ｂを経て排水タンク２５に排出貯留される一方、補給水タンク２４からの清浄水が給水管２０ａを経てガス洗浄タンク２０に供給貯留され、所謂水の入替え動作が随時実行されガス洗浄タンク２０内の液体Ｗは汚れ度合に応じて適宜清浄な水と置換される。そして、洗浄使用後の水は上記排水タンク２５内に一次貯留されるが、この場合、排水タンク２５内には中和剤が供給されている。すなわち、洗浄後の水に溶解した塩素分に対し、その中和剤として有効な苛性ソーダが中和剤貯留部２５ａに収納されていて、該排水タンク２５内に一次貯留される間に中和されるようにしている。

そして、中和された水は送水手段たる排水ポンプ２６の駆動に基づき送水管路２８を経て蒸発タンク２７に送り込まれる。この蒸発タンク２７では、加熱分解の運転中、排気ダクト５から常時排気熱を受けて加熱されているため、該蒸発タンク２７に供給された水は蒸発作用が促進され、所謂気化処理が効果的に実行される。しかるに、蒸気は上端部の開口部３０及び蓋体３１の小孔３１ａを経て空気中に放出される。
尚、蒸発タンク２７内の水位は液面計３２により管理でき、送水量等の制御も容易にできる。また、蓋体３１を取外すことにより比較的大きな開口部３０を介して、内部の汚れなどを洗浄可能とするもので、残水はドレーン２９から抜き出すなど清掃作業を容易に行なえる。

しかして、１次熱分解として４００度Ｃの温度制御に基づく油化処理を主体とした運転を終了すると、制御手段は続いて例えば８００度Ｃまで昇温した温度制御に基づきほぼ同様過程の２次熱分解運転を実行する。この４００〜８００度Ｃの高温度制御に基づく運転は、新たな原料の供給がないまま行なわれる。因みに、このとき熱分解釜１内には、１次熱分解運転で未分解の例えば高沸点の分解不可能物などが塊状の残渣として滞留している。従って、この２次熱分解運転では上記残渣に対し、更に高温加熱による熱分解が継続して実行されることになる。

斯くして、この高温度による熱分解により新たに熱分解ガスが発生する。このガスは、上記と同様に破線矢印Ａ０方向に流れ改質タンク６を経て改質された後、ここでは第２の開閉弁８のみが開放制御されることに基づき破線矢印Ａ２側に流れる。以降、上記と同様の過程及び作用を伴う油化処理が進められる。すなわち、分解ガスは凝縮器たる２次凝縮タンク１０及び２次油水分離装置１８を経て分解油を生成し、実線矢印Ａ２で示すように２次油回収タンク１９に流入し貯留される。

しかるに、前記矢印Ａ1で示した１次油化生成ラインでは、４００度Ｃまでの油化処理に基づき良質油が生成されるに対し、矢印Ａ２で示す２次油化生成ラインでは高温度（４００〜８００度Ｃ）の熱分解よる炭素成分が多い炭化油が主として生成貯留される。従って、この炭化油は一般の燃料としては不適切なため、例えば原料たる廃プラスチックとともに熱分解釜１中に投入し、廃プラスチックの熱分解を促進すべく活用される。尚、高温度による熱分解により、熱分解釜１内における残渣は油分が大幅に除去されて炭化された所謂粉末状をなす状態に至る。

一方、上記２次凝縮タンク１０で油化されなかった未分解ガスは、流通管路２１を経てガス洗浄タンク２０内に導入され、液体Ｗの水中に放出される。以降は上記したと同様に、ガスが水中から上部の空間層Ｓに抜ける間に塩素分を溶解して除去することでガスの洗浄動作が行なわれ、また洗浄後の未分解ガスは、破線矢印Ａ２方向に送ガス手段を構成するガス流通管路２２及びガス圧力調整タンク２３を経て、随時ガスバーナー４から放出され燃焼される。
これに対し、ガス洗浄に使用した後の塩素分を含んだ汚れた水は、上記同様に汚れ度合に応じて清浄水と入れ替えられ、汚れた水は排水タンク２５内に一時貯留され中和剤にて中和された後、蒸発タンク２７に送り込まれ気化処理される。

以上説明したように、本実施例によれば次の効果を有する。
廃プラスチックなどを熱分解して生じた分解ガスを、冷却凝縮して油化処理する油化装置にあって、凝縮器としての１次，２次凝縮タンク９，１０の夫々を経て未だ油化できなかった未分解ガスに対して、少なくとも有害な要因となる塩素分をガス洗浄タンク２０にて除去するようにした。従って、有害な成分を除去されたガスは、ガスバーナー４に供給され加熱炉２内で完全燃焼され、併せて熱分解釜１の加熱作用に寄与することが可能で、その場合、一般的な燃焼ガス以外にダイオキシンなどの有害なガス成分が発生することなく処理され、所謂環境に優しい未分解ガスの処理が実行される。

一方、上記未分解ガスを洗浄した後の塩素分を含む水は、適宜清浄な水と交換されるとともに、一次貯留可能な排水タンク２５にて苛性ソーダなどの中和剤により中和された後、蒸発タンク２７に送られ加熱気化して蒸発させることにより処理される。因みに、この蒸発タンク２７を設けた排気ダクト５は、高温度の燃焼ガスにより例えば約７００度Ｃまでに達することから、蒸発タンク２７内の水は容易に気化され、且つ特に有害な成分を空気中に排出することなく処理できるとともに、排気熱を有効利用できて装置の簡素化が図れコスト的にも頗る有利である。

尚、本発明は上記し且つ図面に示した実施例に限定されず、例えば１次，２次油化生成ラインの構成とする必要はなく、１次のみの油化生成ラインを有する油化装置であってもよい。また、未分解ガスを燃焼処理する際、その送ガス手段としてガス圧力調整タンクを介さないで直接加熱炉に導き燃焼させる手段としてもよいなど、実施に際して本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

本発明の一実施例を示す油化装置全体の構成図 ガス洗浄タンクの拡大断面図 蒸発タンクの拡大断面図 蒸発タンクの平面図

符号の説明

図中、１は熱分解釜、２は加熱炉、３はオイルバーナー（加熱源）、４はガスバーナー（加熱源）、５は排気ダクト、６は改質タンク、９，１０は１次，２次凝縮タンク（凝縮器）、１１はクーリングタワー、１６，１８は１次，２次油水分離装置、１７，１９は１次，２次油回収タンク、２０はガス洗浄タンク、２３はガス圧力調整タンク、２４は給水タンク、２５は排水タンク、２５ａは中和剤貯留部、及び２７は蒸発タンクを示す。

Claims (4)

1. 廃プラスチックなどを収容した熱分解釜を加熱源を備えた加熱炉内にて加熱し、発生する熱分解ガスを凝縮器を介して冷却し液化して分解油を生成するものにおいて、
   前記凝縮器を経た未分解のガスを、液体と接触させ該ガス中に含む少なくとも塩素分を除去するガス洗浄動作を行う工程と、
   前記洗浄に使用した液体を前記加熱炉が有する排気ダクトの排気熱を利用して気化処理する工程と、
   前記洗浄後のガスを前記加熱炉に送り燃焼処理する工程と、を含み、
   前記気化処理工程において、貯液可能で上端部がラッパ状に拡開しており上部に通気口を備えた中空筒状の蒸発タンク内に前記洗浄に使用した液体が供給され、前記加熱炉の排気ダクトが前記蒸発タンクの中央を軸方向に貫通して延びていることを特徴とする油化装置の未分解ガス処理方法。
2. ガス洗浄に使用し塩素分が溶解した液体は、中和剤で中和した後、気化処理を行なうようにしたことを特徴とする請求項１記載の油化装置の未分解ガス処理方法。
3. 廃プラスチックなどを収容した熱分解釜を加熱源を備えた加熱炉内にて加熱し、発生する熱分解ガスを凝縮器を介して冷却し液化して分解油を生成するものにおいて、
   前記凝縮器を経た未分解のガスを、液体と接触させ該ガス中に含む少なくとも塩素分を除去するガス洗浄を行なうガス洗浄タンクと、
   貯液可能で上端部がラッパ状に拡開しており上部に通気口を備えた中空筒状の蒸発タンクと、
   前記ガス洗浄タンクの液体を前記蒸発タンクに供給可能な送水手段と、
   前記ガス洗浄タンクを経たガスを前記加熱炉に供給する送ガス手段と、を有し、
   前記加熱炉が有する排気ダクトが、前記蒸発タンクの中央を軸方向に貫通して延びていることを特徴とする油化装置の未分解ガス処理装置。
4. 前記ガス洗浄タンクと蒸発タンクとの間に、ガス洗浄に使用した液体を貯留し中和する排水タンクをさらに有することを特徴とする請求項３記載の油化装置の未分解ガス処理装置。

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