JPH09291289A - プラスチック油化装置及び樹脂熱分解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】廃棄プラスチックの熱分解を効率良く行うこと
ができるとともに、残渣の分離が容易な廃棄プラスチッ
ク油化装置を提供すること。 【解決手段】分解槽本体３１の底方向から重力に抗する
方向に不活性ガス流を発生させる不活性ガス流発生手段
３５と、分解槽本体３１内に、少なくとも１立方ｍｍ程
度以下のプラスチック粒、若しくは太さ１ｍｍ程度以下
のプラスチック糸としてプラスチックを供給するプラス
チック導入手段３２と、分解槽本体３１内をプラスチッ
クが熱分解を行う温度以上に保つヒータ３６と、このヒ
ータ３６によりプラスチックが熱せられて発生した油分
からなるガスを回収する凝縮器３４と、分解槽本体３１
の底部に設けられ、ヒータ３６による熱分解によって生
じた残渣を分解槽本体３１外へ排出するスクリューフィ
ーダ３９とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂、特に廃棄プ
ラスチックを分解し油分として回収する廃棄プラスチッ
ク油化装置に関し、特に効率良く油分を回収できるとと
もに、油分が回収された後に残留する残渣を効率良く除
去できるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】家電製品や自動車等の産業廃棄物の埋立
処理は限界に近づいているため、廃棄プラスチックをど
のように処理するかが問題となっている。このため、廃
棄プラスチックを例えば４５０℃程度の高温で溶融し、
さらに熱分解することで分解ガスを発生させ、この分解
ガスを凝縮器で液体の油分として回収する熱分解法が一
般的に用いられている図５は熱分解法を行うための一般
的な連続式の廃棄プラスチック油化装置１０の概略を示
す図である。すなわち、廃棄プラスチックは、前処理装
置（不図示）により破砕・金属の分離などの前処理がさ
れた後、ホッパ１１に投入される。次にホッパ１１から
投入機構１２により分解量に見合った量だけ廃棄プラス
チックが脱塩素装置１３に送られる。

【０００３】脱塩素装置１３では、廃棄プラスチックを
例えば３５０℃程度に溶融し、投入されたプラスチック
中に混在している塩化ビニール中の塩素を除去する。除
去された塩素は塩酸生成塔１４にて塩酸として回収され
る。一方、脱塩素された廃棄プラスチックはバッファ１
５に送られ、ついで分解槽１６に送られる。分解槽１６
では、廃棄プラスチックは例えば４５０℃程度に加熱さ
れ熱分解され、分解ガスが発生する。なお、加熱は分解
槽１６の外部から電気ヒータあるいは重油バーナなどで
行われる。分解槽１６で発生した分解ガスは分留塔１７
に送られ、重質油・中質油・軽質油に分留される。最終
的に分解槽１６に残った残渣、すなわち油分を分離する
ことにより析出した炭素が固まったものが除去される。
なお、残渣はこれ以上分解されることはなく、通常焼却
処分される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の廃
棄プラスチック油化装置１０にあっては次のような問題
があった。すなわち、廃棄プラスチックは熱伝導率が低
いため加熱効率が悪く、表面は溶けていても内部は固ま
ったままであることが多い。また内部まで溶融していて
も分解ガスはプラスチック内部から発生しにくいため発
生量も少なくなるという問題があった。これらの問題の
ため、例えば内容積１立方ｍの分解槽１６では分解に数
時間かかっていた。また、熱分解に伴って発生した残渣
は熱分解反応を阻害するため、未分解の廃棄プラスチッ
クから分離し排出させなければならないが、分解槽１６
内に一旦生成された残渣を別工程で分離する、すなわち
溶融した廃棄プラスチック内に懸濁している残渣を分離
し、回収することはきわめて困難である。このため、大
量の廃棄プラスチック油化を連続的に行うことはできな
かった。

【０００５】そこで本発明は、廃棄プラスチックの熱分
解を効率良く行うことができるとともに、残渣の分離が
容易な廃棄プラスチック油化装置を提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載された発明は、プラス
チックを熱分解し油分を回収するプラスチック油化装置
において、有底筒状に形成された分解槽と、この分解槽
の底方向から重力に抗する方向に不活性ガス流を発生さ
せる不活性ガス流発生手段と、上記分解槽内に、少なく
とも１立方ｍｍ程度以下のプラスチック粒、若しくは太
さ１ｍｍ程度以下のプラスチック糸として上記プラスチ
ックを供給するプラスチック導入手段と、上記分解槽内
を上記プラスチックが熱分解を行う温度以上に保つ加熱
手段と、この加熱手段により上記プラスチックが熱せら
れて発生した上記油分からなるガスを回収するガス回収
手段と、上記分解槽の底部に設けられ、上記加熱手段に
よる熱分解によって生じた残渣を上記分解槽外へ排出す
る残渣排出手段とを備えていることを特徴とするプラス
チック油化装置。

【０００７】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、上記加熱手段は、分解槽内の
不活性ガスと、この不活性ガスを熱するヒータとを具備
するようにした。

【０００８】請求項３に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、上記プラスチック導入手段
は、筒状のシリンダと、このシリンダ内に上記プラスチ
ックを供給する供給手段と、上記シリンダ内に移動自在
に設けられるピストンと、このピストンによって押圧さ
れた上記プラスチックを上記シリンダから上記分解槽内
へ出射するノズルとを具備するようにした。

【０００９】請求項４に記載された発明は、請求項３に
記載された発明において、上記ピストンは一定時間おき
に駆動されるようにした。

【００１０】請求項５に記載された発明は、請求項３に
記載された発明において、上記ノズルは、上記シリンダ
と上記分解槽とを連絡する開口部を開閉するシャッタが
設けられている。

【００１１】請求項６に記載された発明は、樹脂を上記
樹脂固有の熱分解温度以上に熱することによって樹脂を
構成する油分を取り出す樹脂熱分解方法において、重力
に抗する方向に流れる不活性ガスの流れを油分が熱分解
する温度に保持し、上記不活性ガスの流れの中に厚さ１
ｍｍ以下の部位を有する形状の樹脂を投入する熱分解工
程を備えるようにした。

【００１２】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。すなわち、請求項１に記載された発明では、プ
ラスチック導入手段によりプラスチック粒若しくはプラ
スチック糸として分解槽に導入するとともに、加熱手段
により分解槽内をプラスチックの分解温度以上の雰囲気
に保っているので、単位重量あたりの表面積が大きくな
り、プラスチックを効率よく熱分解し分解ガスを発生さ
せることができる。また、分解槽内の分解ガスは、油分
として分解ガス回収手段により回収できるとともに、油
分が分離された残渣は、残渣排出手段により分解槽外へ
排出できるので、熱分解の効率が低下せず連続的にプラ
スチックの熱分解を行うことができる。

【００１３】請求項２に記載された発明では、加熱手段
は、分解槽内に加熱された不活性ガスを導入するように
したので、プラスチックを容易に分解できる雰囲気に保
つことができる。

【００１４】請求項３に記載された発明では、プラスチ
ック導入手段は、溶融した廃棄プラスチックを容易に細
かい形状にして分解槽内に導入することができる。

【００１５】請求項４に記載された発明では、ピストン
は間欠的に駆動されるようにしたので、ノズルから押し
出されるプラスチックをより小さくて細かい形状にして
分解槽内に導入することができる。

【００１６】請求項５に記載された発明では、連続的に
ノズルから押し出されるプラスチックをシャッタにより
切断することでより小さくて細かい形状にして分解槽内
に導入することができる。

【００１７】請求項６に記載された発明は、樹脂を樹脂
固有の熱分解温度以上に熱することによって樹脂を構成
する油分を取り出す樹脂熱分解方法において、重力に抗
する方向に流れる不活性ガスの流れを油分が熱分解する
温度に保持し、不活性ガスの流れの中に厚さ１ｍｍ以下
の部位を有する形状の樹脂を投入する熱分解工程を備え
るようにしたので、単位重量あたりの表面積が大きくな
り、樹脂を効率よく熱分解し分解ガスを発生させること
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係る廃棄プラスチック油化装置２０の概略を示す構成
図である。この図において、図４と同一機能部分には同
一符号が付されている。

【００１９】廃棄プラスチック油化装置２０は、前処理
された廃棄プラスチックが投入されるホッパ１１と、こ
のホッパ１１から後述する脱塩素装置１３に分解量に見
合った量だけ廃棄プラスチックを送る投入機構１２と、
この投入機構１２により投入された廃棄プラスチックを
例えば３５０℃程度に溶融し、混入している塩化ビニー
ル中の塩素を除去する脱塩素装置１３と、この脱塩素装
置１３で除去された塩素を塩酸として回収する塩酸生成
塔１４と、脱塩素装置１３により塩素が除去された廃棄
プラスチック溶液Ｐを一時的に溜めるバッファ１５と、
このバッファ１５から導入された廃棄プラスチック溶液
Ｐを熱分解し、分解ガスを発生させる分解槽３０と、こ
の分解槽３０で発生した分解ガスを重質油・中質油・軽
質油に分留する分留塔１７とを備えている。

【００２０】分解槽３０は、有底筒状に形成され窒素等
の不活性ガス（加熱手段）が充填された直径１〜２ｍ、
高さ３〜４ｍ程度の分解槽本体３１と、この分解槽本体
３１の上部に取り付けられるとともに、上述したバッフ
ァ１５に接続された廃棄プラスチック導入機構３２と、
分解槽本体３１の天井部に取り付けられ、天井部付近の
気体を排出するガス排出管３３と、この排出管３３の出
口側に接続された凝縮器３４と、この凝縮器３４の出口
側に接続された０．１ｍ／秒程度の風速を発生させる送
風機３５と、この送風機３５の出口側に接続され不活性
ガスを４５０℃程度に維持するヒータ３６と、このヒー
タ３６の出口側に接続されたガス導入管３７と、分解槽
本体３１の底部に接続された残渣排出管３８と、分解槽
本体３１の底部に設けられ、残渣排出管３８を介して残
渣を外部へ排出するスクリューフィーダ３９とを備えて
いる。

【００２１】廃棄プラスチック導入機構３２は、一方の
開口部を分解槽本体３１の壁面に配置したシリンダ３２
ａと、このシリンダ３２ａ内を往復動自在に配置された
ピストン３２ｂと、このピストン３２ｂを駆動する駆動
機構３２ｃと、シリンダ３２ａと上述したバッファ１５
とを接続する廃棄プラスチック溶液管３２ｄと、シリン
ダ３２ａの周囲に設けられシリンダ３２ａ内の廃棄プラ
スチック溶液Ｐを３５０℃から４５０℃に維持するため
のヒータ３２ｅと、シリンダ３２ａ上記開口部を蓋する
位置に設けられたノズル４０とを備えている。

【００２２】ノズル４０は、微細な開口部４１が多数設
けられており、その直径は例えば０．１ｍｍ程度となる
ように形成されている。

【００２３】このように構成された廃棄プラスチック油
化装置２０では、次のようにして廃棄プラスチック溶液
Ｐを熱分解する。すなわち、破砕・金属の分離などの前
処理がされた廃棄プラスチックをホッパ１１に投入す
る。次にホッパ１１から投入機構１２により分解量に見
合った量だけ廃棄プラスチックを脱塩素装置１３に送
る。脱塩素装置１３において、廃棄プラスチックを例え
ば塩素の分解温度である３５０℃程度に熱して溶融し、
混在している塩化ビニール中の塩素を除去する。なお、
除去された塩素は塩酸生成塔１４にて塩酸として回収さ
れる。また、脱塩素された廃棄プラスチック溶液Ｐはバ
ッファ１５に送られる。

【００２４】一方、分解槽３０においては送風機３５及
びヒータ３６を作動させ、不活性ガスＮを油分の分解温
度である４５０℃まで加熱してガス導入管３７から毎秒
０．１ｍ程度で分解槽本体３１内に噴出させる。ついで
分解槽本体３１内の雰囲気が十分に４５０℃以上となっ
た時点で、バッファ１５に溜められた廃棄プラスチック
溶液Ｐをピストン３２ｂを図１中矢印α方向に移動させ
ることでシリンダ３２ａ内に導入する。シリンダ３２ａ
内に導入された廃棄プラスチック溶液Ｐはヒータ３２ｅ
により溶融状態が保たれている。次に、ピストン３２ｂ
を図１中矢印β方向に移動させることでシリンダ３２ａ
内の廃棄プラスチック溶液Ｐを例えば０．１秒間隔で間
欠的に押し出す。廃棄プラスチック溶液Ｐはノズル４０
の開口部４１を通過した時点で直径１ｍｍ以下の微細な
粒からなる霧状または糸状となり、分解槽本体３１内に
導入される。なお、霧状になった廃棄プラスチック溶液
Ｐは上述した不活性ガスＮの流れに逆らって１分程度か
けてゆっくりと分解槽本体３１底部まで落下する。

【００２５】このとき、上述したように分解槽本体３１
内は４５０℃以上の雰囲気であるので、霧状の廃棄プラ
スチック溶液Ｐが不活性ガスＮに触れて熱分解し、油分
からなる分解ガスＧを発生する。この分解ガスＧは不活
性ガスＮとともに分解槽本体３１上部へと運ばれる。一
方、分解ガスＧが発生し、未反応部分がなくなった廃棄
プラスチック溶液Ｐは残渣となり、分解槽本体３１底部
に落下する。

【００２６】分解槽本体３１上部の分解ガスＧ及び不活
性ガスＮは、ガス排出管３３を通って凝縮器３４に導入
される。凝縮器３４はラジエータ（不図示）が設けられ
ており、温調された冷却水の循環により分解ガスＧ及び
不活性ガスＮを冷却して液相化し、分解ガスＧのみを油
分として回収する。回収した油分を分留塔１７に送り、
重質油・中質油・軽質油に分留する。

【００２７】なお、凝縮器３４により油分と分離された
不活性ガスＮを送風機３５及びヒータ３６の作動により
再度加熱して分解槽本体３１内に噴出させる。

【００２８】さらに、分解槽本体３１底部に堆積した残
渣は、スクリューフィーダ３９によって残渣排出管３８
を介して外部へ排出し、焼却処分する。

【００２９】上述したように本実施の形態に係る廃棄プ
ラスチック油化装置２０では、分解槽３０において廃棄
プラスチック溶液Ｐを霧状にして高温の不活性ガスＮと
接触させているので、塊の内部まで容易に熱を伝えられ
ることや単位重量あたりの熱が加えられる面積が大きく
なることから、効率よく分解ガスＧを発生させることが
できる。また、不活性ガスＮは凝縮器３４により容易に
分解ガスＧと分離できるので半永久的に分解槽３０内を
循環させることが可能となり経済的に有利である。ま
た、分解槽本体３１底部には残渣のみが堆積されるので
排出が容易である。このため、別工程で廃棄プラスチッ
ク溶液Ｐ中から残渣のみを分離するなどの技術的に困難
な工程が不要となり、大量かつ連続的な廃棄プラスチッ
ク溶液Ｐの処理を行うことができる。

【００３０】図２は上述した実施の形態の変形例を示す
図である。すなわち、上述した実施の形態では廃棄プラ
スチック導入機構３２から廃棄プラスチック溶液Ｐを霧
状若しくは糸状にして噴出させる手段としてピストン３
２ｂを間欠的に作動させるようにしていたが、本変形例
に係る廃棄プラスチック導入機構３２ノズル４０の開口
部４１の前に開閉自在のシャッタ４２を設け、このシャ
ッタ４２を高速に開閉するようにしている。このように
構成した場合でも廃棄プラスチック溶液Ｐを霧状にして
分解槽本体３１内部に導入することができる。

【００３１】図３は本発明の第２の実施の形態に係る廃
棄プラスチック油化装置５０の概略を示す構成図であ
る。なお、この図において、図１と同一機能部分には同
一符号が付されている。したがって、重複する部分の詳
細な説明は省略する。

【００３２】本第２の実施の形態に係る廃棄プラスチッ
ク油化装置５０が上述した第１の実施の形態に係る廃棄
プラスチック油化装置２０と異なる点は、送風機３５及
びヒータ３６が設けられておらず、分解槽本体３１の周
囲に電気ヒータ等の加熱装置５１が設けられている点で
ある。

【００３３】廃棄プラスチック油化装置５０において
は、加熱装置５１により分解槽本体３１内の不活性ガス
Ｎを４５０℃以上に加熱し、上述した廃棄プラスチック
油化装置２０と同様にして廃棄プラスチック溶液Ｐを熱
分解する。この結果、分解ガスＧと残渣が生成される。
一方、ガス排出管３３、凝縮器３４及びガス導入管３７
は加熱されていないため、分解槽本体３１と温度差が生
じる。したがって、図３中矢印Ｘ方向の自然対流が発生
し、不活性ガスＮはガス排出管３３、凝縮器３４及びガ
ス導入管３７を再度分解槽本体３１内に戻される。ま
た、分解ガスＧは不活性ガスＮとともにガス排出管３３
から凝縮器３４に導入され、油分として回収される。な
お、図３中５２はガス排出管３３から排出された不活性
ガスＮが一様に上方に向かうように誘導するガイドベー
ンである。

【００３４】本第２の実施の形態においても上述した第
１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、送風
機３５が不要となる。

【００３５】図４は本発明の第３の実施の形態に係る廃
棄プラスチック油化装置６０の概略を示す構成図であ
る。なお、この図において、図１及び図３と同一機能部
分には同一符号が付されている。したがって、重複する
部分の詳細な説明は省略する。

【００３６】本第３の実施の形態に係る廃棄プラスチッ
ク油化装置６０が上述した第１の実施の形態に係る廃棄
プラスチック油化装置２０と異なる点は、凝縮器３４の
出口側と送風機３５の入口側とが接続されていない点で
ある。すなわち、凝縮器３４の出口側は空気中に開放さ
れており、送風機３５は不活性ガス供給装置６１に接続
されている。

【００３７】廃棄プラスチック油化装置６０において
は、不活性ガス供給装置６１により供給された不活性ガ
スＮを送風機３５で０．１ｍ／秒程度に加速するととも
に、ヒータ３６において４５０℃以上に加熱し、分解槽
本体３１内に噴出する。そして、上述した廃棄プラスチ
ック油化装置２０と同様にして廃棄プラスチック溶液Ｐ
を熱分解する。この結果、分解ガスＧと残渣が生成され
る。分解ガスＧ及び不活性ガスＮはガス排出管３３から
凝縮器３４に導入され、分解ガスＧは油分として回収さ
れ、不活性ガスＮは大気中に排出する。

【００３８】本第３の実施の形態においても上述した第
１の実施の形態と同様の効果が得られる。

【００３９】なお、本発明は上述した各実施の形態に限
定されるものではない。すなわち上記実施の形態では、
不活性ガスとして窒素ガスを用いたが、他の種類の不活
性ガスでもよい。また、不活性ガスの分解槽本体３１内
への噴出する速度は分解槽本体３１の大きさ、霧状にな
った廃棄プラスチック溶液Ｐの直径、不活性ガスＮの温
度等により適宜定めることができる。さらに、プラスチ
ックの種類に関係なく樹脂一般に適用することが可能で
ある。このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形実施可能であるのは勿論である。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、請求項１に記載された
発明によれば、廃棄プラスチック導入手段により溶融し
た廃棄プラスチックを霧状にして分解槽に導入するとと
もに、加熱手段により分解槽内を廃棄プラスチックの分
解温度以上の雰囲気に保っているので、単位重量あたり
の表面積が大きくなり廃棄プラスチックを効率よく熱分
解し分解ガスを発生させることができる。また、分解槽
内の分解ガスは、分解ガス回収手段により油分として回
収できるとともに、油分が分離された残渣は、残渣排出
手段により分解槽外へ排出できるので、熱分解の効率が
低下せず連続的に廃棄プラスチックの熱分解を行うこと
ができる。

【００４１】請求項２に記載された発明によれば、加熱
手段は、分解槽内に分解温度以上に加熱された不活性ガ
スを導入するようにしたので、分解槽内を容易に分解温
度以上の雰囲気に保つことができる。

【００４２】請求項３に記載された発明によれば、廃棄
プラスチック導入手段は、その一端側開口部を分解槽に
臨ませて形成されたシリンダと、開口部に閉塞するノズ
ルと、このシリンダ内に廃棄プラスチックを供給する供
給部と、シリンダ内を移動自在に配置され、シリンダ内
の廃棄プラスチックをノズルから分解槽内に押し出すピ
ストンとを備えるようにしたので、溶融した廃棄プラス
チックを容易に細かい形状にして分解槽内に導入するこ
とができる。

【００４３】請求項４に記載された発明によれば、ピス
トンは間欠的に駆動されるようにしたので、ノズルから
押し出される廃棄プラスチックをより小さくて細かい形
状にして分解槽内に導入することができる。

【００４４】請求項５に記載された発明によれば、連続
的にノズルから押し出される廃棄プラスチックをシャッ
タにより切断することでより小さくて細かい形状にして
分解槽内に導入することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る廃棄プラスチ
ック油化装置の概略を示す構成図。

【図２】同廃棄プラスチック油化装置の変形例の要部を
示す断面図。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る廃棄プラスチ
ック油化装置の概略を示す構成図。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る廃棄プラスチ
ック油化装置の概略を示す構成図。

【図５】従来の廃棄プラスチック油化装置の概略を示す
構成図。

【符号の説明】 ２０，５０，６０…廃棄プラスチック油化装置。 ３０…分解槽 ３１…分解槽本体 ３２…廃棄プラスチック導入機構 ３４…凝縮器 ３５…送風機 ３６…ヒータ ３９…スクリューフィーダ ４０…ノズル ４１…開口部 ４２…シャッタ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチックを熱分解し油分を回収するプ
   ラスチック油化装置において、 有底筒状に形成された分解槽と、 この分解槽の底方向から重力に抗する方向に不活性ガス
   流を発生させる不活性ガス流発生手段と、 上記分解槽内に、少なくとも１立方ｍｍ程度以下のプラ
   スチック粒、若しくは太さ１ｍｍ程度以下のプラスチッ
   ク糸として上記プラスチックを供給するプラスチック導
   入手段と、 上記分解槽内を上記プラスチックが熱分解を行う温度以
   上に保つ加熱手段と、 この加熱手段により上記プラスチックが熱せられて発生
   した上記油分からなるガスを回収するガス回収手段と、 上記分解槽の底部に設けられ、上記加熱手段による熱分
   解によって生じた残渣を上記分解槽外へ排出する残渣排
   出手段とを備えていることを特徴とするプラスチック油
   化装置。
2. 【請求項２】上記加熱手段は、分解槽内の不活性ガス
   と、 この不活性ガスを熱するヒータとを具備することを特徴
   とする請求項１に記載のプラスチック油化装置。
3. 【請求項３】上記プラスチック導入手段は、筒状のシリ
   ンダと、 このシリンダ内に上記プラスチックを供給する供給手段
   と、 上記シリンダ内に移動自在に設けられるピストンと、 このピストンによって押圧された上記プラスチックを上
   記シリンダから上記分解槽内へ出射するノズルとを具備
   することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック油
   化装置。
4. 【請求項４】上記ピストンは一定時間おきに駆動される
   ことを特徴とする請求項３に記載のプラスチック油化装
   置。
5. 【請求項５】上記ノズルは、上記シリンダと上記分解槽
   とを連絡する開口部を開閉するシャッタが設けられてい
   ることを特徴とする請求項３に記載のプラスチック油化
   装置。
6. 【請求項６】樹脂を上記樹脂固有の熱分解温度以上に熱
   することによって樹脂を構成する油分を取り出す樹脂熱
   分解方法において、 重力に抗する方向に流れる不活性ガスの流れを油分が熱
   分解する温度に保持し、上記不活性ガスの流れの中に厚
   さ１ｍｍ以下の部位を有する形状の樹脂を投入する熱分
   解工程を備えることを特徴とする樹脂熱分解方法。