JP4737741B2 - 廃プラスチックの低温破砕設備及び該設備を備えた処理システム、並びに処理方法 - Google Patents
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Description
従って、これらの廃プラスチックに含有される塩素化合物を除去し、さらに他の混合物を分離除去して無害化し、さらには廃棄物の減容化、資源の有効利用を目的として廃プラスチックのリサイクルが奨励されている。
特許文献1(特開平11−106558号公報)には、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)等の塩素を含有する廃プラスチックを、溶融、熱分解して塩化水素を含む分解ガスを分離した後に、廃プラスチックを冷却して固化するとともに、固化したプラスチックを破砕することによりプラスチック中に取り込まれている塩化水素を分離する廃プラスチックの処理方法が開示されている。
従って、特許文献2(特開2000−127165号公報)では、図3に示す廃プラスチックの処理方法が提案されている。図3に示すように、まず廃プラスチックを一次破砕機51によって粗破砕し、冷却機52によってPVCの脆性化温度まで冷却し、二次破砕機53により二次破砕する。そして、加熱昇温機54により室温に昇温し、次いで乾式分離装置55、及び湿式分離装置56により廃プラスチックの種類ごとに選別する。
上記した破砕機には、例えば特許文献3(特開平9−57142号公報)に記載されるように、ホッパ本体に複数の棒状又は板状の羽根を有する掻き込み装置と、複数個の切断刃とを備えた装置等がある。
従って、本発明は上記従来の技術の問題点に鑑み、廃プラスチックの処理において、熱効率がよく省エネ性能の高い低温破砕設備を備え、さらに不純物が少なく燃焼性能が良好な高品質の燃焼用原料(燃料)を製造することができる廃プラスチックの処理システム、並びに処理方法を提供することを目的とする。
粗破砕した廃プラスチックを破砕して微粉化する破砕機を具備した廃プラスチックの低温破砕設備において、
廃プラスチックに冷熱を供給して予冷する予冷器と、該予冷した廃プラスチックを第1の冷却手段により生成された冷熱空気により該廃プラスチックが低温脆性を有する−60℃以下の超低温域まで冷却する冷却器と、該冷却した廃プラスチックを第2の冷却手段により生成された冷熱空気により冷却しながら破砕する前記破砕機と、を設けるとともに、前記破砕機より排出される微粉化プラスチックの冷熱を回収して、該微粉化プラスチックを0℃以上に昇温する熱交換器を設けて、該回収した冷熱を前記予冷器に導入するとともに、
前記第1の冷却手段及び前記第2の冷却手段を二元冷凍システムで構成し、
更に前記0℃以上に昇温された微粉化プラスチックを、該微粉化プラスチックと空気とに分離するサイクロンと、該サイクロンで空気と分離した微粉化プラスチックを基準径以下と基準径以上に分級する該分級器とよりなり、前記基準径以上のプラスチックは、前記予冷器に返送されて再度破砕処理される構成としたことを特徴とする。
このように、廃プラスチックの予冷器を設け、該予冷器の冷熱として前記熱交換器にて回収した冷熱を利用することにより、前記冷却器及び前記破砕機における冷却の負荷を軽減し、システム全体の省エネ化を図ることができる。
特に、本発明では前記第1の冷却手段若しくは前記第2の冷却手段を二元冷凍システムとすることが好ましく、このように、二元冷凍システムを用いることにより、前記冷却器を−60℃以下の超低温域までに冷却することができ、廃プラスチックを破砕し易くなる。
このとき、前記脱塩処理装置が、乾式比重分別を利用したエアテーブルであることが好適である。分離精度が高く、かつ湿式比重分別のように脱水、乾燥及び排水処理を行なう必要がないため、処理コストを低廉化することができる。
さらに、前記低温破砕設備を具備した廃プラスチックの処理システムであって、前記予冷器の上流側に、廃プラスチックに含有される塩素系物質を分離除去する脱塩処理装置を設けたことを特徴とする。これにより不純物の少ない高品質の燃料を製造することができる。
前記前処理を施した廃プラスチックに冷熱を供給して予冷する予冷ステップと、
前記予冷した廃プラスチックに第1の冷却手段により冷熱を供給して該廃プラスチックが低温脆性を有する−60℃以下の超低温域まで冷却する冷却ステップと、
前記冷却した廃プラスチックに第2の冷却手段により冷熱を供給しながら該廃プラスチックを破砕して微粉化する低温破砕ステップとを有し、前記第1の冷却手段及び前記第2の冷却手段は二元冷却システムで構成され、
前記低温破砕ステップの後に微粉化プラスチックの冷熱を回収して、該微粉化プラスチックを0℃以上に昇温するとともに、該冷熱を前記予冷ステップにて利用するとともに、
更に前記0℃以上に昇温された微粉化プラスチックを、該微粉化プラスチックと空気とに分離するステップと、
該空気から分離した微粉化プラスチックを基準径以下と基準径以上に分級するステップと、前記基準径以上のプラスチックを、前記予冷器返送されて再度破砕処理されるステップを利用することを特徴とする。
また、前記第1の冷凍手段若しくは前記第2の冷凍手段を二元冷凍システムとすることにより、前記冷却器を廃プラスチックが低温脆性を有する温度以下まで容易に冷却することができる。
さらに、低温破砕設備の上流側に、脱塩処理装置若しくは金属除去装置を設けることにより、廃プラスチックから燃料を製造する際に、不純物が少なく高品質の燃料を製造することができる。
まず、図1に示されるように、本実施例1に係るシステムは、廃プラスチックに含有されるポリ塩化ビニル等の塩素系物質を除去する脱塩処理装置10と、該廃プラスチックを粗破砕する粗破砕器11と、鉄系金属等の金属類を除去する金属除去装置12と、塩素系物質及び金属類が分離除去された廃プラスチックを冷却する予冷器13と、第1冷却手段18により前記予冷した廃プラスチックを冷却する冷却器14と、第2冷却手段15により冷却しながら前記廃プラスチックを破砕する破砕機15と、該破砕された廃プラスチックを冷却する熱交換器16と、分級器17と、から構成される。
本実施例において特に好適な装置としては、乾式比重差分別を利用したエアテーブルがある。前記エアテーブルは、振動と空気流の働きを利用して分別する装置であり、略水平方向に振動する傾斜盤を備え、該傾斜盤の下部より空気を導入して傾斜盤上に空気流を形成している。ここで、ポリ塩化ビニル(PVC)とポリエチレン(PE)が混合された廃プラスチックを例に挙げて作用を説明すると、PVCはPEより密度が大であるため、この廃プラスチックを前記傾斜盤上に供給すると、振動と空気流により密度が大であるPVCは傾斜の高い方に密集し、一方密度が小であるPEは傾斜の低い方から落下して回収される。このようにして、前記エアテーブルにより塩素系物質を含有するプラスチックは他のプラスチックより分離、回収される。
前記金属除去装置12は、鉄系金属等の金属類を廃プラスチックから分離除去する装置であり、例えば磁選機等がある。磁選機では電磁石等によって鉄を吸着して回収する。
また、前記金属除去装置12の他に、粒度選別機、比重差選別機等を利用してガラス・陶器などの不燃物、アルミ等のプラスチック以外の混入物を分離除去することが好適である。
前記破砕機15は、前記冷却器14により冷却された廃プラスチックを、さらに前記第2冷却手段19にて生成した冷熱空気により冷却しながら微粉化する装置である。該破砕機15は、一又は複数の破砕刃を有する破砕室と、該破砕室に廃プラスチックを供給する投入口と、破砕した廃プラスチックを排出する排出口と、を備えている。また、前記冷熱空気は、前記供給口側から導入して排出口側から排気することが好ましい。破砕後の粒径は、製造される燃料の燃焼性能に基づき設定すると良い。前記廃プラスチックは、前記冷却器14により前記低温脆性を示す温度以下まで冷却されているため、容易にかつ確実に微粉化される。
本実施例では、前記第1冷却手段及び前記第2冷却手段として単機二段冷凍システム、又は二元冷凍システム等を利用することができる。
特に、本発明では前記第1の冷凍手段若しくは前記第2の冷凍手段を二元冷凍システムとすることが好適であり、このように、二元冷凍システムを用いることにより−70℃〜−90℃の温度帯の冷熱空気を生成することができるため、前記冷却器を−60℃以下の超低温域まで冷却することができ、廃プラスチックを微細化し易くなる。
前記分級器17は、微粉化プラスチックと、基準径より大であるプラスチックとを分離して、該基準径より大であるプラスチックは再度予冷器13に返送する。一方、微粉化プラスチックは回収されて発電プラント等において燃料として利用される。
図2において、本実施例に係る低温破砕機構は、予冷器13と、ホッパ型の冷却器14と、該冷却器14の下方に設けられた破砕機15と、分級器16とを備えている。廃プラスチックの流れは、まず前記予冷器13にて予冷された後に、投入用ホッパ14aに供給され、ロータリーバルブ14bにより投入量を調整されて前記冷却器14に投入される。該冷却器14にて廃プラスチックの脆性化温度以下まで冷却された後、ロータリーバルブ14cにより排出量を調整されながら破砕機15に導入される。前記廃プラスチックは該破砕機15にて破砕され微粉化された後に空気流に搬送されて熱交換器16に導入され、ここで冷熱を回収されて0℃以上に昇温された後、サイクロンフィルタ17aにて微粉化プラスチックと空気とに分離され、分級器17に導入される。該分級器17では、基準径以下まで微粉化したプラスチックと、基準径以上のプラスチックとに分級されて、微粉化プラスチックのみを回収箱17bに回収する。一方、基準径以上のプラスチックは、前記予冷器13に返送されて再度破砕処理される。
また、前記破砕機15では、破砕機用第2クーラにて生成された冷熱空気が、該破砕機15の上部より導入され、下部より排出されて該破砕機用第2クーラに返送され、循環するようになっている。
前記冷却器用第1クーラ及び前記破砕機用第2クーラを含む冷却機構は、冷却塔30と、コンデンサ・レシーバ31と、オイルクーラ32と、スクリューコンプレッサ33と、リキッドクーラ34とを備えた周知の蒸気圧縮冷凍サイクルを形成している。
かかる構成によれば、前記冷却器用第1クーラ及び前記破砕機用第2クーラからなる二の冷却手段を設ける構成としたため、前記冷却器14若しくは前記破砕機15の夫々に適した温度に容易に調整することができる。
11 粗破砕器
12 金属除去装置
13 予冷器
14 冷却器
15 破砕機
16 熱交換器
18 第1冷却手段
19 第2冷却手段
Claims (6)
- 粗破砕した廃プラスチックを破砕して微粉化する破砕機を具備した廃プラスチックの低温破砕設備において、
廃プラスチックに冷熱を供給して予冷する予冷器と、該予冷した廃プラスチックを第1の冷却手段により生成された冷熱空気により該廃プラスチックが低温脆性を有する−60℃以下の超低温域まで冷却する冷却器と、該冷却した廃プラスチックを第2の冷却手段により生成された冷熱空気により冷却しながら破砕する前記破砕機と、を設けるとともに、前記破砕機より排出される微粉化プラスチックの冷熱を回収して、該微粉化プラスチックを0℃以上に昇温する熱交換器を設けて、該回収した冷熱を前記予冷器に導入するとともに、
前記第1の冷却手段及び前記第2の冷却手段を二元冷凍システムで構成し、
更に前記0℃以上に昇温された微粉化プラスチックを、該微粉化プラスチックと空気とに分離するサイクロンと、該サイクロンで空気と分離した微粉化プラスチックを基準径以下と基準径以上に分級する該分級器とよりなり、前記基準径以上のプラスチックは、前記予冷器に返送されて再度破砕処理される構成としたことを特徴とする廃プラスチックの低温破砕設備。 - 請求項1記載の低温破砕設備を具備した廃プラスチックの処理システムであって、
前記予冷器の上流側に、廃プラスチックに含有される塩素系物質を分離除去する脱塩処理装置を設けたことを特徴とする廃プラスチックの処理システム。 - 前記脱塩処理装置が、乾式比重分別を利用したエアテーブルであることを特徴とする請求項2記載の廃プラスチックの処理システム。
- 請求項1記載の低温破砕設備を具備した廃プラスチックの処理システムであって、
前記予冷器の上流側に、廃プラスチックに混入する鉄系金属を除去する磁選機を設けたことを特徴とする廃プラスチックの処理システム。 - 廃プラスチックに脱塩処理を含む前処理を行なった後に、該廃プラスチックを破砕する廃プラスチックの処理方法において、
前記前処理を施した廃プラスチックに冷熱を供給して予冷する予冷ステップと、
前記予冷した廃プラスチックに第1の冷却手段により生成された冷熱空気を供給して該廃プラスチックが低温脆性を有する−60℃以下の超低温域まで冷却する冷却ステップと、
前記冷却した廃プラスチックに第2の冷却手段により生成された冷熱空気を供給しながら該廃プラスチックを破砕して微粉化する低温破砕ステップとを有し、前記第1の冷却手段及び前記第2の冷却手段は二元冷却システムで構成され、
前記低温破砕ステップの後に微粉化プラスチックの冷熱を回収して、該微粉化プラスチックを0℃以上に昇温するとともに、該冷熱を前記予冷ステップにて利用するとともに、
更に前記0℃以上に昇温された微粉化プラスチックを、該微粉化プラスチックと空気とに分離するステップと、
該空気から分離した微粉化プラスチックを基準径以下と基準径以上に分級するステップと、前記基準径以上のプラスチックを、前記予冷器返送されて再度破砕処理されるステップを利用することを特徴とする廃プラスチックの処理方法。 - 前記前処理にて、前記脱塩処理を行った後に金属類を分離除去することを特徴とする請求項5記載の廃プラスチックの処理方法。
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