JPH07216129A - 廃プラスチックの熱分解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安全性を確保しつつ、医療廃棄物を含む廃プ
ラスチックの分解再資源化を効率よく実施できる廃プラ
スチックの熱分解装置を提供する。 【構成】 熱分解装置は、廃プラスチックを加熱してガ
ス状熱分解生成物を生じさせる加熱装置と、ガス状熱分
解生成物を加熱滅菌するための滅菌フィルターと、滅菌
されたガス状熱分解生成物を凝縮する凝縮器とを有す
る。 【効果】 安全性を確保しつつ、医療廃棄物の処理及び
再資源化が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃プラスチックの熱分
解装置、更に詳しくは、医療廃棄物を含む廃プラスチッ
クを熱分解して燃料油或いは液状プラスチック原料を回
収するための熱分解装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、廃棄物の処理が重要な問題となっ
ており、中でも、自然環境中で殆ど分解しないプラスチ
ック類については、その有効な処理方法に対する注目度
が高くなっている。特に、医療分野においては、疾病の
医療器具を介した感染を防ぐために、注射器、採血袋、
カテーテル等の医療器具を使い捨てにせざるを得ず、多
量のプラスチック製品が廃棄されている。

【０００３】一方、廃プラスチックを処理する方法とし
て、加熱処理して容積を減少させる技術や焼却する技術
が古くから知られているが、最近は、資源の有効利用の
観点から、ゴミとして廃棄されるプラスチックそのもの
の容積を減少させるだけではなく、燃料油として回収す
る方法が注目されつつある。このため、医療廃棄物に関
しても、資源の有効利用を実現する処理方法が望まれて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、医療廃棄物
の処理に関しては、安全性を確保するために、滅菌を目
的とした加熱操作を施すように基準が定められており、
これに適合するような処理方法でなければならない。し
かし、熱分解反応の効率や回収される燃料油の油質は温
度条件に影響されるので、法定基準に適合した滅菌処理
を施しつつ反応効率や燃料油の油質を適切なものとする
には工夫する必要がある。

【０００５】又、医療廃棄物を焼却処理する場合、安全
基準に従って病院内で行うのは難しく、現状において
は、院外の焼却設備を利用する場合が多い。この場合、
医療廃棄物を密閉容器に封入して周囲に曝さないことが
義務付けられている。しかし、この方法では封入用の密
閉容器までもが廃棄物に加わり、又、院外への搬出に際
して事故等によって密閉容器が破損し医療廃棄物が周囲
に曝される危険性があるので、できる限り院内で処理す
るのが望ましい。このためには、小型であっても処理能
力の高い装置が望まれるので、安全基準のクリアと高分
解効率の両立が重要な課題となる。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、安全性を確保しつつ、医療廃棄物を
含む廃プラスチックの分解再資源化を効率よく実施する
ことができる、廃プラスチックの熱分解装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、加熱フィルタ
ーを用いることによって適切に滅菌処理が行えることを
見いだし、本発明の熱分解装置を発明するに至った。

【０００８】本発明の熱分解装置は、廃プラスチックを
加熱してガス状熱分解生成物を生じさせる加熱装置と、
このガス状熱分解生成物を加熱滅菌するための滅菌フィ
ルターと、滅菌されたガス状熱分解生成物を凝縮する凝
縮器とを備えるものである。

【０００９】

【作用】加熱装置によって廃プラスチックが熱分解さ
れ、分解生成物ガスが滅菌フィルターを通って法定基準
に適合するように加熱滅菌される。滅菌された分解生成
物ガスは凝縮器によって凝縮し、燃料油として回収され
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明について詳細に説明する。

【００１１】医療廃棄物の廃棄処理に際しては、法定基
準に適合した滅菌処理を行わねばならず、滅菌処理の基
準は、1)オートクレーブを用い、１２１℃以上の飽和水
蒸気（２ kgf／cm² ）中に２０分以上放置する、2)焼却
処分等における排気の出口温度が７００℃以上となるよ
うにする、又は、3)１８０℃以上で２時間以上乾熱滅
菌、のいずれかに該当することである。廃プラスチック
の熱分解反応を促進する上で水は有効であるので、乾熱
処理を採用するのは適当ではない。従って、1)又は2)を
行うことになる。装置の処理効率の点で2)の方が有利と
考えられるので、2)に適合する滅菌処理を模索した結
果、熱分解により生成する分解ガスを７００℃以上に加
熱したフィルターを通して回収するのが有効であること
を見出した。つまり、本発明に係る廃プラスチックの熱
分解装置は、熱分解による生成ガスを７００℃以上で滅
菌処理する滅菌フィルターを備えるものである。

【００１２】以下、図面を参照しながら、実施例を用い
て本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明に係
る熱分解装置の第１実施例を示す。この装置は、前処理
室１及び分解室３を備え、注射器、シャーレ、試験管、
手袋等を含む医療廃棄物Ｗは、前処理室１で５〜１０mm
程度に細かく粉砕され、分解室３に投入される。分解室
３の温度は加熱手段により３００〜５００℃程度に上昇
するように設定される。廃棄物中のプラスチックは、分
解室３内で熱分解され、ガス状の分解物が生成する。分
解室３には導管５が接続され、導管５はセラミック製の
滅菌フィルター７を通り、冷却凝縮管９に結合される。
滅菌フィルター７は、状況に応じて酸素が供給され、７
００℃以上に加熱される。バルブ１１が閉じられ、滅菌
フィルター７と凝縮管９が連通される。

【００１３】廃プラスチックＷの熱分解により分解室３
内で生成したガス状分解物は導管５を通じて滅菌フィル
ター７に至り、７００℃以上に加熱される。この際、ガ
ス状分解物の分解が更に進み、軽質化、すなわち低分子
量化される。ガス状分解物は、その後、冷却凝縮管９に
よって冷却され、凝縮された油成分がガスから分離回収
される。凝縮しないガスは、炭素数１〜６程度の炭化水
素を含むので排ガス処理が施される。分解室３には更に
バーナーを備えた燃焼室１３が接続されており、熱分解
後のプラスチック残渣は燃焼室１３に送られ、バルブ１
１が開放される。残渣は焼却され、焼却により生じる排
ガスは、滅菌フィルター７を通って排出される。フィル
ターに供給される酸素ガスは、医療廃棄物に由来する不
完全分解物を完全に酸化する必要がある場合に有効であ
る。

【００１４】上記において、滅菌フィルター７は、セラ
ミック製フィルターに代えて金属製フィルターを用いて
もよいが、セラミック製フィルターを用いると、血液等
の蛋白質の分解による悪臭を除去することができる。フ
ィルター７の孔径は特に制限されるものではないが、分
解ガスの流れ易さの点からは、４mm以上であるのが好ま
しい。フィルターの長さは、ガスがフィルターを通過す
る時間が０．１秒以上になるように設計される。フィル
ター７の加熱温度は、７００℃以上、好ましくは７１０
℃程度に設定されるが、フィルターの孔径が大きい場
合、特に孔径が１０cm以上の場合には、通過するガスが
確実に７００℃以上に加熱されるように、孔径に応じて
フィルター温度を高くするか、フィルターの長さを長め
に設定する必要がある。

【００１５】上記の実施例においては、熱分解反応が常
圧で行われるため、回収される燃料油の分子量分布が幅
広く、重質の成分が含まれ易い。しかし、熱分解を加圧
下で行うと、気液界面での平衡がシフトし、プラスチッ
クの分解が進行して分解生成物の分子量は小さくなる。
更に、プラスチックに含まれる可塑剤の分解率も顕著に
高くなる。又、分解ガスのうち重質のもののみが凝縮し
て熱分解が繰り返されるように熱分解装置を構成する
と、分子量分布が狭く軽質の成分が多い燃料油が回収さ
れる。図２は、このような改良を施した第２実施例を示
す。即ち、図２の熱分解装置においては、導管５及び分
解室３と接続する還流路１５が付設される。更に、導管
５には、フィルター７と凝縮管９との連通を遮断するバ
ルブ１７が設けられ、導管５と還流路１５との接続を遮
断するバルブ１９が取り付けられる。

【００１６】上記構成に従って、熱分解を行う時は、バ
ルブ１７を閉じ、バルブ１９を開放する。熱分解反応系
は閉鎖系となり、ガス圧が増加する。還流路１５におい
て、重質成分は凝縮し分解室３へ還流する。分解生成物
が十分に軽質化された後は、バルブ１９、１３を閉じ、
バルブ１７を開放して、分解ガスを凝縮管９に導く。こ
の例においては、還流路１５での還流を確実にするため
に、２００〜３５０℃に設定された冷却器を還流路１５
上に設けることができる。又、図３に示す変形例のよう
に、フィルター７’をバルブ１７と凝縮管９との間に配
置するように変更すると、熱分解反応の管理が行い易く
好ましい。

【００１７】上記第１及び第２実施例においては、装置
の小型化のために前処理室１を省いてもよい。更に、燃
焼室１３を省いて分解室３内で残渣の燃焼も行うように
してもよい。

【００１８】プラスチックの熱分解は、水及びアルカリ
の存在下で行うと、これらが触媒として作用し、分解反
応が効率よく進められ、重質成分の少ない燃料油を回収
することができる。この点を考慮して構成された第３実
施例を図４、図５に示す。第３実施例においては、図４
に示される容器２１が熱分解装置と組み合わせて用いら
れる。容器２１は、金属性で円筒形状の耐圧性容器であ
り、本体２３と凹型の上蓋２５とからなり、上蓋２５の
凹部にアルカリＡが収容され、薄板２７によって封止さ
れる。廃プラスチックＷは本体２３内に水と共に収容さ
れ、バネ２９を用いて所定圧力、好ましくはゲージ圧で
１〜４気圧で、上蓋２５を本体２３上に密着させて容器
を密閉するように構成されている。

【００１９】廃プラスチックＷ、アルカリ及び水を収容
した容器２１は、図４に示すような構成の熱分解装置３
１の分解室３３内に置かれ、分解室３３内を加熱する。
温度が上昇すると、水蒸気圧及び分解点の低い塩化ビニ
ル樹脂等の分解によるガス圧により、本体２３内の圧力
が増加し、薄板２７を破裂させ、上蓋２５内のアルカリ
Ａが落下する。これによって、廃プラスチックの分解が
更に進行する。容器２１内の圧力が、上蓋２５と本体２
３を閉じているバネの圧力を越えると、上蓋２５が押し
開けられ、分解ガスが容器２１の外に放出される。放出
されたガスは、冷却凝縮管３５において冷却され、燃料
油及び水が凝縮されて分離器３７に収容される。分離器
３７内で燃料油と水は分離される。排ガスは排ガス処理
装置３９において処理される。

【００２０】上記容器２１において、薄板２７は、紙の
ような水によって破れ易くなる材料で形成することもで
きる。又、上記容器２１を用いてアルカリの不存在下で
加熱を行った場合、滅菌及びプラスチックの容積減少が
可能であるので、プラスチック発泡体の処理において有
効である。

【００２１】上記第３実施例は、プラスチックを水蒸気
及び強アルカリの存在下で加熱するので、熱分解の反応
性に優れるだけではなく、滅菌力にも優れている。特
に、熱分解中に、容器２１内の圧力が２ kgf／cm² 以
上、温度が１２１℃以上の状態を保ちながら容器２１の
密閉が２０分以上保たれるように、バネの付勢圧及び加
熱温度を調整すれば、前述の法定安全基準1)にも合致す
るので、図５に示すように滅菌フィルターを用いない構
成であってもかまわない。しかし、そのように容器を設
定する必要はなく、容器２１を図１又は２の滅菌フィル
ターを有する熱分解装置と組み合わせることにより、安
全性を確保しつつ、熱分解装置及び容器の設計に自由度
をもたせることができる。

【００２２】熱分解反応において上述のようにアルカリ
を用いると、塩化ビニル樹脂等のハロゲンを含むプラス
チックを熱分解した際に生じるハロゲン化水素がアルカ
リによって中和され、ハロゲン化水素ガスによる装置の
腐食が防止され、有機ハロゲン化合物は殆ど生成しな
い。更に、プラスチックに含有される可塑剤がアルカリ
鹸化、分解されるので、可塑剤に起因する物質の昇華に
よる冷却管等の閉塞を防ぐこともできる。又、容器２１
を用いると、廃プラスチックが水及びアルカリの存在
下、加圧状態で熱分解されることによって容器２１から
放出される分解生成ガスが軽質成分を多く含むので、図
１のような還流手段や加圧機構のない熱分解装置との組
合せにおいて十分に軽質な燃料油を回収することができ
る。又、熱分解後の残渣は容器２１内に残るので、残渣
の処理作業が容易であり、分解装置のコーキングトラブ
ルを回避できる。

【００２３】（熱分解例）図４に示される円筒形金属容
器２１に医療廃プラスチック１００重量部を投入し、上
蓋２５に水酸化ナトリウム４０重量部と水５重量部を装
填した。容器の内圧が４気圧になったときに上蓋２５が
開くように、バネ２９で上蓋２５を本体に固定した。容
器２１を図４の分解室３３に入れ、加熱を開始した。温
度が上がると、上蓋内の水が蒸発し、薄板２７が破れ、
水酸化ナトリウムが落下した。容器２１内に水蒸気が満
ちた。更に温度が上がると、プラスチックから発生した
塩化水素ガスが水酸化ナトリウムによって中和された。
中和反応熱により更に温度が急上昇し、水蒸気圧も上昇
した。内圧が４気圧に達すると上蓋２５が開き、水蒸気
及び分解ガスが容器から放出された。水蒸気及び分解ガ
スは、水冷式凝縮器３５を通過する際に液化し、分離器
３７において、水２３重量部及び油３２重量部が回収さ
れた。凝縮器３５で液化しなかったガス１０重量部は炭
素数１〜６程度の炭化水素を含んでおり、排ガス処理装
置３９においてアルカリ洗浄後、燃焼させ、大気へ放出
した。金属容器内には５８重量部の塩と２２重量部の分
解残渣が残った。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の廃プラス
チックの熱分解装置は、法定安全基準に適合して医療廃
棄物の熱分解処理を行うことができ、分解効率が高いも
のであり、その工業的価値は極めて大である。また、本
発明の分解による残渣の処分も行い易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱分解装置の第１実施例の構成を
示す概念図である。

【図２】本発明に係る熱分解装置の第２実施例の構成を
示す概念図である。

【図３】本発明に係る熱分解装置の第２実施例の変形を
示す概念図である。

【図４】本発明に係る熱分解装置の第３実施例に用いる
容器を示す模式図である。

【図５】本発明に係る熱分解装置の第３実施例の構成を
示す概念図である。

【符号の説明】

１ 前処理室 ３、３３ 分解室 ７ フィルター ９、３５ 冷却凝縮管 １３ 燃焼室 １５ 還流路 ２１ 容器 ３７ 分離器 ３９ 排ガス処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前沢 幸繁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃プラスチックを加熱してガス状熱分解
   生成物を生じさせる加熱装置と、このガス状熱分解生成
   物を加熱滅菌するための滅菌フィルターと、滅菌された
   ガス状熱分解生成物を凝縮する凝縮器とを備える、廃プ
   ラスチックの熱分解装置。