JP7121839B1 - 原料供給システムおよび原料供給方法 - Google Patents
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Abstract
Description
PVC(ポリ塩化ビニル)は、熱分解されるときに、HCl(塩化水素)を発生し、これが下流機器を腐食させたり、廃プラスチックから回収された分解油中に塩素を含んだ化合物が混入することで製品油の品質を悪化させてしまう。
PET(ポリエチレンテレフタレート)は、熱分解炉で熱分解されるときに、安息香酸やテレフタル酸を発生する。これらの酸は、いずれも昇華性があり、下流側で堆積して、下流機器のファウリングおよび腐食、分解油への酸混入(結晶析出)による品質の悪化を引き起こす。
一態様では、前記原料供給システムは、前記熱分解炉から排出された熱分解ガスから回収された分解油の性状を計測する分解油性状計測器をさらに備えており、前記動作制御部は、前記分解油の性状の計測値に基づいて、前記廃プラスチックに投入すべき前記消石灰の量を調整するように構成されている。
一態様では、前記分解油性状計測器は、前記分解油中の塩素の濃度を計測する塩素濃度計測器、前記分解油中の酸の濃度を計測する酸濃度計測器、前記分解油のpHを計測するpH計測器、および前記分解油から分離された水のpHを計測するpH計測器のうちの少なくとも1つである。
一態様では、前記原料供給システムは、加熱された前記廃プラスチックから発生したガス状の炭化水素を凝縮させて分解油を回収する水スクラバをさらに備えており、前記水スクラバは前記脱気ホッパに連結されている。
一態様では、前記熱分解炉は、流動床炉の熱分解炉であり、前記流動床炉は、流動媒体が循環する前記熱分解炉と媒体再生炉を有し、前記原料供給システムは、前記流動媒体の一部を前記媒体再生炉から前記溶融脱塩装置に送る流動媒体移送ラインをさらに備えており、前記流動媒体の一部は前記溶融脱塩装置の熱源を構成する。
一態様では、前記原料供給方法は、前記熱分解炉から排出された熱分解ガスから回収された分解油の性状を計測する工程をさらに含み、前記廃プラスチックに投入すべき前記消石灰の量は、前記分解油の性状の計測値に基づいて調整される。
一態様では、前記分解油の性状は、前記分解油中の塩素の濃度、前記分解油中の酸の濃度、前記分解油のpH、および前記分解油から分離された水のpHのうちの少なくとも1つである。
一態様では、加熱された前記廃プラスチックから発生したガス状の炭化水素を水スクラバにより凝縮させて分解油を回収する工程をさらに含む。
一態様では、前記熱分解炉は、流動床炉の熱分解炉であり、前記流動床炉は、流動媒体が循環する前記熱分解炉と媒体再生炉を有し、前記流動媒体の一部を前記媒体再生炉から前記溶融脱塩装置に送り、前記流動媒体の一部を前記溶融脱塩装置の熱源として使用する。
廃プラスチック中のPVC(ポリ塩化ビニル)およびPET(ポリエチレンテレフタレート)の総モル数の1~4倍のモル数の消石灰が廃プラスチックに投入されるので、PVCの適切な脱塩処理と、PETの適切な加水分解が達成される。結果として、後段の熱分解炉において、廃プラスチックの適切なケミカルリサイクルが達成できる。さらに、機器の腐食、ファウリングが抑制できる(信頼性向上)と共に、分解油収率(主としてベンゼン)の向上が期待できる。
加熱された廃プラスチックから発生したガス状の炭化水素は、水スクラバにより凝縮され、分解油として回収される。したがって、分解油の収率が向上する。
図1は、廃プラスチックを処理するための処理システムの一実施形態を示す概略図である。処理対象となる廃プラスチックは、PVC(ポリ塩化ビニル)およびPET(ポリエチレンテレフタレート)を少なくとも含む。廃プラスチックは、さらに、PS(ポリスチレン)、PP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)のうちの少なくとも1つを含むこともある。
廃プラスチックの重量計測値をW(kg/H)、PVCの割合をx(wt%)、PETの割合をy(wt%)とすると、1倍モルの消石灰量w(kg/H)は以下の式で与えられる。
w=(W×x/100×0.57×74/35.5/2)+(W×y/100×0.33×74/16/4)
(2)廃プラスチック中のPVCとPETの混入量が不明な場合
廃プラスチックの重量計測値をW(kg/H)、元素分析結果による塩素割合をα(wt%)、酸素割合をβ(wt%)とすると、1倍モルの消石灰量w(kg/H)は以下の式で与えられる。
w=(W×α/100×74/35.5/2)+(W×β/100×74/16/4)
PVC(骨格):(C2H3Cl)n, 分子量=62.5, PVC中の塩素割合=57wt%
PET(骨格):(C10H8O4)n, 分子量=192, PET中の酸素割合=33wt%
消石灰:Ca(OH)2, 分子量=74
塩素の原子量:35.5
酸素の原子量:16
PVC(HCl)+Ca(OH)2→CaCl2+H2O
PET+Ca(OH)2→TPA+CaO→TP-Ca→CaCO3+Benzene
上記で、PVC(HCl)はPVC中の塩素由来の塩化水素、TPAはテレフタル酸、TP-Caはテレフタル酸カルシウムを意味する。
2 原料供給システム
6 熱分解炉
7 媒体再生炉
10 仕切壁
12 消石灰供給装置
15 動作制御部
18 溶融脱塩装置
20 脱気ホッパ
22 原料供給機
25 重量計測器
27 原料ホッパ
29 第1原料フィーダ
30 ヒーター
31 レベルセンサ
32 第2原料フィーダ
35 水スクラバ
37 油水分離器
38 分解油貯留槽
40 油スクラバ
41 分離水排出ライン
45 分解油性状計測器
50 炭化水素ガス移送ライン
51 流動媒体移送ライン
Claims (10)
- ポリ塩化ビニルおよびポリエチレンテレフタレートを含む廃プラスチックを熱分解するための原料供給システムであって、
前記廃プラスチックに消石灰を投入する消石灰供給装置と、
前記廃プラスチック中のポリ塩化ビニルおよびポリエチレンテレフタレートの総モル数の1~4倍のモル数の消石灰を前記廃プラスチックに投入するように、前記消石灰供給装置に指令を発する動作制御部と、
前記廃プラスチックと前記消石灰とを加熱しながら、前記廃プラスチックと前記消石灰と混合することで、前記ポリ塩化ビニルを脱塩処理し、かつ前記ポリエチレンテレフタレートを加水分解する溶融脱塩装置と、
前記溶融脱塩装置に連結され、前記溶融脱塩装置により溶融した前記廃プラスチックを貯留する脱気ホッパと、
前記脱気ホッパ内の前記溶融した廃プラスチックを熱分解炉に送る原料供給機を備えており、
前記熱分解炉は、流動床炉の熱分解炉であり、
前記流動床炉は、流動媒体が循環する前記熱分解炉と媒体再生炉を有し、
前記原料供給システムは、前記流動媒体の一部を前記媒体再生炉から前記溶融脱塩装置に送る流動媒体移送ラインをさらに備えており、前記流動媒体の一部は前記溶融脱塩装置の熱源を構成する、原料供給システム。 - 前記原料供給システムは、前記消石灰が投入される前の前記廃プラスチックの重さを計測する重量計測器をさらに備えており、
前記動作制御部は、前記廃プラスチックの重さの計測値に基づいて、前記廃プラスチックに投入すべき前記消石灰の量を調整するように構成されている、請求項1に記載の原料供給システム。 - 前記原料供給システムは、前記熱分解炉から排出された熱分解ガスから回収された分解油の性状を計測する分解油性状計測器をさらに備えており、
前記動作制御部は、前記分解油の性状の計測値に基づいて、前記廃プラスチックに投入すべき前記消石灰の量を調整するように構成されている、請求項1に記載の原料供給システム。 - 前記分解油性状計測器は、前記分解油中の塩素の濃度を計測する塩素濃度計測器、前記分解油中の酸の濃度を計測する酸濃度計測器、前記分解油のpHを計測するpH計測器、および前記分解油から分離された水のpHを計測するpH計測器のうちの少なくとも1つである、請求項3に記載の原料供給システム。
- 前記原料供給システムは、加熱された前記廃プラスチックから発生したガス状の炭化水素を凝縮させて分解油を回収する水スクラバをさらに備えており、
前記水スクラバは前記脱気ホッパに連結されている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の原料供給システム。 - ポリ塩化ビニルおよびポリエチレンテレフタレートを含む廃プラスチックを熱分解するための原料供給方法であって、
前記廃プラスチック中のポリ塩化ビニルおよびポリエチレンテレフタレートの総モル数の1~4倍のモル数の消石灰を前記廃プラスチックに投入し、
溶融脱塩装置にて、前記廃プラスチックと前記消石灰とを加熱しながら、前記廃プラスチックと前記消石灰と混合することで、前記ポリ塩化ビニルを脱塩処理し、かつ前記ポリエチレンテレフタレートを加水分解し、
加熱されることにより溶融した前記廃プラスチックを熱分解炉に送る工程を含み、
前記熱分解炉は、流動床炉の熱分解炉であり、
前記流動床炉は、流動媒体が循環する前記熱分解炉と媒体再生炉を有し、
前記流動媒体の一部を前記媒体再生炉から前記溶融脱塩装置に送り、前記流動媒体の一部を前記溶融脱塩装置の熱源として使用する、原料供給方法。 - 前記原料供給方法は、前記消石灰が投入される前の前記廃プラスチックの重さを計測する工程をさらに含み、
前記廃プラスチックに投入すべき前記消石灰の量は、前記廃プラスチックの重さの計測値に基づいて調整される、請求項6に記載の原料供給方法。 - 前記原料供給方法は、前記熱分解炉から排出された熱分解ガスから回収された分解油の性状を計測する工程をさらに含み、
前記廃プラスチックに投入すべき前記消石灰の量は、前記分解油の性状の計測値に基づいて調整される、請求項6に記載の原料供給方法。 - 前記分解油の性状は、前記分解油中の塩素の濃度、前記分解油中の酸の濃度、前記分解油のpH、および前記分解油から分離された水のpHのうちの少なくとも1つである、請求項8に記載の原料供給方法。
- 加熱された前記廃プラスチックから発生したガス状の炭化水素を水スクラバにより凝縮させて分解油を回収する工程をさらに含む、請求項6乃至9のいずれか一項に記載の原料供給方法。
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