JPH0819419B2 - 廃プラスチック材の油化処理設備における脱塩化水素槽 - Google Patents

廃プラスチック材の油化処理設備における脱塩化水素槽

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JPH0819419B2
JPH0819419B2 JP19654493A JP19654493A JPH0819419B2 JP H0819419 B2 JPH0819419 B2 JP H0819419B2 JP 19654493 A JP19654493 A JP 19654493A JP 19654493 A JP19654493 A JP 19654493A JP H0819419 B2 JPH0819419 B2 JP H0819419B2
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隆春 武内
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淳志 小林
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  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、廃プラスチック材の油
化処理設備における脱塩化水素槽に関する。
【0002】
【従来の技術】廃プラスチック材を油化処理する方法と
して、特開平3−86791号公報に見られるようにポ
リオレフィン系廃プラスチック材を熱分解し、低沸点炭
化水素油の製造を行うものが知られている。
【0003】図5はこの方法による設備における供給廃
プラスチック材のフロー図である。同図に示すように、
プラスチック材は、まず押出機1によって混練・溶融し
て原料混合槽2に供給される。この溶融プラスチックは
原科混合槽2において、後段の熱分解槽3において生成
した熱分解油を還流し混合して完全溶融させる。次に完
全溶融したプラスチックを熱分解槽3へ送り、加熱炉4
との間を循環させる事により加熱し熱分解させる。この
熱分解に工程において、熱分解槽3からプラスチックの
熱分解油ベーパーが発生し、この熱分解油ベーパーを合
成ゼオライト触媒を内蔵した接触分解槽5に導入し、該
触媒との接触分解反応によって低沸点炭化水素油ベーパ
ーに分解・改質する。次いで、この熱分解油ベーパーを
クーラー6で凝縮させ、低沸点炭化水素油を得る。
【0004】ところが、一般の廃棄物系プラスチック材
中には、ポリオレフィン系プラスチック以外に塩化ビニ
ルが10〜15wt%含まれており、この塩化ビニルか
らは、熱分解される過程で塩化水素が発生する。塩化水
素は、前記接触分解槽に内蔵された合成ゼオライト系触
媒を被毒し、触媒効果を失わせる。また塩化水素が生成
油中に混入すると、この生成油の燃焼時の有害物質の発
生の懸念があるため、燃料油として不適となり、生成油
の用途が大幅に狭められることになる。
【0005】従って、上記の特開平3−86791号公
報に記載の方法によって、一般廃棄物系プラスチック材
を油化処理して良質の炭化水素油を得るためには、熱分
解槽と接触分解槽の間に塩化水素を除去する脱塩化水素
槽を設ける必要がある。この脱塩化水素槽には、脱塩化
水素のための反応剤として、通常の熱分解油ベーパー温
度で固体状であり、しかも、塩化水素と反応し易いCa
Oを充填する。
【0006】しかしながら、この脱塩化水素槽に粉状ま
たは細粒状のCaOを充填すると、この充填層に熱分解
油ベーパーを通した際、熱分解油ベーパーに同伴される
ミスト状熱分解油がCaOに付着してその通過孔を閉塞
し、これによって、急速に圧力損失が増大すると共に、
通気抵抗不安定が起こる。そのため頻繁に、未反応Ca
Oを残したままCaOの入れ替えが必要になるなど、設
備の運転が煩雑になる。また、局所的な閉塞による、熱
分解油ベーパーの偏流が発生し、通気抵抗が増加して充
分な脱塩化水素効果が得られなくなる。そのため、接触
分解触媒の被毒の加速、生成油への塩化水素の混入等の
問題が発生する。さらに、頻繁なCaOの入れ替えが必
要となるため、ランニングコストが増大する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明において解決す
べき課題は、このような廃プラスチック材の熱分解によ
る油化設備に設ける脱塩化水素剤としてCaOを充填し
た脱塩化水素槽において、脱塩化水素反応を長期にわた
って安定させるための手段を提供することにある。
【0008】
【課趣を解決するための手段】本発明に係る廃プラスチ
ック材の油化処理設備における脱塩化水素槽は、廃プラ
スチック材を溶融する原料混合槽に続いて、溶融したプ
ラスチックを熱分解する熱分解槽、該熱分解槽で発生し
た熱分解油ベーパー中の塩化水素を除去する脱塩化水素
槽、およびこれに続いて前記熱分解油ベーパーを改質す
る接触分解槽から構成される廃プラスチック材の油化処
理設備における前記脱塩化水素槽であって、該脱塩化水
素槽の少なくとも入口側に、層厚が50〜100mm、
粒子径が20〜40mmの無機質粗粒子を配置するとと
もに、前記無機質粗粒子層の後流側に粒子径が2〜10
mmのCaOを配置したことを特徴とする入口と出口の
間の中間には、細粒のCaOを充填する。
【0009】無機質粗粒子としては、熱分解油ベーパー
の最高温度である420℃以下の温度で変質及び変形し
ないAl2 3 、SiO2 などのセラミック類,金属
類,ガラスなどのような化学的活性を持たないものを使
用することもできるし、また、粗粒自身の塩化水素との
反応による脱塩化水素のための粗粒CaOを使用するこ
とができる。
【0010】
【作用】充填層の少なくとも入口側に無機物質の粗粒層
を配することによって、ミスト状の熱分解油ベーパーが
該粗粒層に捕捉されるため、脱塩化水素槽内での閉塞を
防止し、槽内圧力損失を低くかつ安定させることができ
る。また、該粗粒層によって該熱分解油ベーパーが整流
されるため、熱分解油ベーパーと脱塩化水素剤との接触
を偏りなく行うことができ、脱塩化水素効率を高めるこ
とができる。
【0011】中間に設けた細粒CaO層では、粒体比表
面積が大きいため、固−気接触効率を高めることができ
る。すなわち、粗粒のみを充填したときと比べて脱塩化
水素槽を小さくすることができるとともに、充填したC
aOを効率的に使用できる。
【0012】さらに、充填層出口側にも無機質粗粒子の
CaO層を設けると、中間の細粒の脱塩化水素槽後段へ
の飛散・混入を避け、細粒による触媒槽閉塞を防止する
ことができる。
【0013】
【実施例】図1に本発明に係る脱塩化水素槽を配置した
油化設備の構成を示す。同図においては、図5に示す従
来の油化設備と同一部分は同一記号で示すもので、1は
押出機、2は原料混合槽、3は熱分解槽、4は加熱炉、
5は接触分解槽、6は熱分解油ベーパー用クーラーを示
し、また、一次脱塩化水素装置として洗浄塔7と、同洗
浄塔7にNaOHを供給するライン8を設け、更に、本
発明に係る脱塩化水素槽9が熱分解槽3と接触分解槽5
との間に配置されている。
【0014】同設備を用いて、ポリエチレン40%,ポ
リプロピレン19%,ポリスチレン36%,ポリ塩化ビ
ニル5%からなるプラスチックを5〜20mmに破砕し
て用いた。
【0015】次に、破砕したプラスチックを押出機1
に、30kg/hにて定量的に供給し、出ロ温度が25
0〜300℃となるように加熱しながら、混練・溶融し
た。次ぎに押出機1にて溶融したプラスチックを、押出
機1の出口側に接続した原料混合槽2に供給し、後段の
熱分解槽3より還流した熱分解油を用いて直接加熱する
ことにより280〜320℃に加熱した。これらの溶融
過程において、すでにプラスチック中に含まれるハロゲ
ン化合物の内約90%がプラスチック中より脱離しガス
状で発生するので、これらの塩化水素は押出機l,原料
混合槽2から洗浄塔7に導き、ノズル8から供給される
NaOH水溶液にて洗浄中和した。次いでこの溶融プラ
スチックと熱分解油の混合物を、熱分解槽3に供給し、
加熱炉4との間を循環させることにより380〜420
℃に昇温した。ここまでの操作によって、熱分解槽3か
ら約26kg/hの熱分解油ベーパーが発生した。この
熱分解油ベーパーを表lに示す粒子を、図2に示す充填
構造を有する脱塩化水素槽(脱クロル槽)9に導入し
た。しかる後に、脱塩化水素槽9を出た熱分解油ベーパ
ーをクーラー6にて凝縮させ、熱分解油を回収した。
【0016】それぞれの粒子を用いての処理を7日間連
続して行った。
【0017】
【表1】 表1に示す粗粒の粒子径を、20mm以下とすると十分
な空隙が得られず、ミスト状未分解分の付着によって容
易に閉塞が生じる。また、30mm以上とすると、空隙
が大きくなりすぎ、ミスト状未分解分は該空隙を通過し
て細粒CaO層まで到達し、付着,閉塞を起こす。また
上記の細粒の粒子径は、2mm以下とすると脱クロル槽
内の圧力損失が大きくなり、10mm以上とすると熱分
解油ベーパーとCaOの十分な接触面積が得られなくな
り、脱クロル槽を大きくする必要がある。そのため、各
粒子の粒径は上記範囲とすることが好ましい。
【0018】表1に示す粗粒Al2 3 は化学的活性を
持たないものであり、熱分解油ベーパーの整流効果及び
ミスト状熱分解油の付着,閉塞防止のみを期待してい
る。
【0019】粗粒CaOは、上記の効果の他に、粗粒自
身の塩化水素との反応による脱塩化水素効果をも期待し
ている。
【0020】表2に、図2に示すように、この無機粗粒
をCaOの入口側と出口側に配置したときの各例におけ
る粗粒層高さと差圧の経時変化を図3と図4に示す。
【0021】
【表2】 いずれの例も、細粒層高さは970mmとしている。
【0022】図3に、No.1〜4における脱クロル槽
の入口側と出口側の差圧の経時変化を示す。図4に、N
o.5〜9における脱クロル槽の入口側と出口側の差圧
の経時変化を示す。入口側粗粒層高さを20mmとした
場合は、プラスチック投入開始後6日目から急速な圧力
損失の増大がみられた。粗粒層高さを50mmとした場
合は、6日目から若干の圧力損失の増大が見られたが、
運転に支障をきたす程ではなかった。粗粒層高さを10
0mm及び120mmとした場合は、圧力損失の経時変
化はほとんど見られず、ほぼ一定して推移した。
【0023】脱クロル槽入口の熱分解油ベーパーの圧力
は、熱分解油ベーパーの発生圧力(約1500mmA
q)であり、安定運転のためには脱クロル槽内の圧力損
失が200〜300mmAqであることが望ましい。上
記の結果より、脱クロル槽の圧力損失を安定運転を妨げ
ない程度とするためには、50mm以上の高さの粗粒層
を、充填層入口側に設ける必要があるといえる。また、
粗粒層高さが100mmの場合と120mmの場合の圧
力損失の経時変化に、ほとんど差異が認められないこと
から、粗粒層高さの上限は100mmとすれば良いとい
える。
【0024】また、出口側の粗粒子層は、脱クロル槽内
の熱分解油ベーパーの流速,細粒CaO充填時の摩擦粉
化の程度などから適宜設置の要否を決定すればよく、必
要な場合には、無機質粗粒子槽を少なくとも38mm以
上とすればよい。
【0025】表3に各例における脱クロル槽の入口側と
出口側のベーパー中の塩化水素濃度を示す。
【0026】
【表3】 表3から明らかなように、粗粒層を設けない場合(比較
例5)は脱塩化水素効率が下がる。また通気抵抗の安定
度が低い、層高さ20mmの粗粒層を用いた場合は、脱
塩化水素効率も比較的低くなっているが、層高さが50
mm〜120mmの場合には脱塩化水素効率にあまり差
は無いといえる。
【0027】さらに粗粒子としてCaOを用いた場合
は、Al2 3 を用いた場合よりも高い脱塩化水素効率
が得られている。このことから、粗粒CaOによる脱塩
化水素効果も得られることが確認できた。
【0028】本実施例では接触分解触媒を用いなかった
が、50〜100mmの高さの粗粒層を設けない場合、
接触分解触媒の被毒が加速されることは十分に予想さ
れ、その結果としての低沸点分の収率低下、及び炭化水
素油への塩化水素の混入も十分に予想される。
【0029】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。
【0030】(1)脱塩化水素槽の通気抵抗を安定させ
たことにより、長期連続安定運転を達成できる。
【0031】(2)脱塩化水素槽内の閉塞,偏流を防止
したことにより、脱塩素効果を安定させることができ
る。
【0032】(3)安定した脱塩化水素効果が得られる
ことにより、炭化水素油の品質を向上させることができ
る。
【0033】(4)頻繁な閉塞の発生,CaO剤の入れ
替えを防止することにより、CaO剤の使用量を減らす
ことができ、ランニングコストの低減につながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の脱塩化水素槽を設けた油化設備の概
略図である。
【図2】 本発明の脱塩化水素槽における粗粒層の配置
状態を示す。
【図3】 廃プラスチックを油化処理する従来設備にお
ける処理フロー図である。
【図4】 実施例l〜4の脱塩化水素槽内の圧力損失の
経時変化を示す図である。
【図5】 実施例5〜8および比較例1における脱塩化
水素槽内の圧力損失の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
1 押出機 2 原料混合槽 3 熱分解槽
4 加熱炉 5 接触分解槽 6 熱分解油ベーパー用クーラー
7 洗浄塔 8 NaOH供給ライン 9 脱塩化水素槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 淳志 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社 機械・プラント事業部 内 (72)発明者 大野 仁 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社 機械・プラント事業部 内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃プラスチック材を溶融する原料混合槽
    に続いて、溶融したプラスチックを熱分解する熱分解
    槽、該熱分解槽で発生した熱分解油ベーパー中の塩素を
    除去する脱塩化水素槽、およびこれに続いて前記熱分解
    ベーパーを改質する接触分解槽から構成される廃プラス
    チック材の油化処理設備における前記脱塩化水素槽であ
    って、該脱塩化水素槽の少なくとも入口側に、層厚が5
    0〜100mm、粒子径が20〜40mmの無機質粗粒
    子を配置するとともに、前記無機質粗粒子層の後流側に
    粒子径が2〜10mmのCaO層を配置したことを特徴
    とする廃プラスチック材の油化処理設備における脱塩化
    水素槽。
  2. 【請求項2】 無機質粗粒子が、熱分解油ベーパーの最
    高温度である420℃以下の温度で変質及び変形しない
    Al2 3 、SiO2 などのセラミック類,金属類,ガ
    ラスなどのような化学的活性を持たないもの無機質粒
    子、あるいは、塩化水素と反応する粗粒CaOである請
    求項1記載の廃プラスチック材の油化処理設備における
    脱塩化水素槽。
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