JPH10195451A

JPH10195451A - 廃プラスチックの溶融・熱分解方法、その溶融・熱分解槽及び廃プラスチックの油化方法

Info

Publication number: JPH10195451A
Application number: JP8358292A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tachibana; 孝立花
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】異物を含む廃プラスチックを安価にかつ連続
的に溶融し、脱塩化水素化し、熱分解する。【解決手段】１つの溶融・熱分解槽を用いて廃プラス
チックを溶融しつつ脱塩化水素処理した後、該廃プラス
チック溶融物を熱分解するにあたり、槽本体内を内筒内
側の溶融領域と内筒外下側の熱分解領域とに区画し、溶
融領域にて廃プラスチックを熱分解領域の熱にて加熱溶
融するとともに、廃プラスチック溶融物の脱塩化水素を
進行させ、溶融領域の廃プラスチック溶融物を熱分解領
域で連続的に熱分解させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃プラスチックの溶
融・熱分解方法、その溶融・熱分解装置及び廃プラスチ
ックの油化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ポリオレフィン、スチレン、塩
化ビニル等の廃プラスチックについては加熱溶融し、熱
分解を行なって低分子量炭化水素に油化できることが知
られている。この廃プラスチックを連続的に油化する代
表的な方法として図８ないし図１１に示される４つの方
法が知られている。

【０００３】図８の方法（以下、Ａ法という）：廃プラ
スチックを約５〜１０ｍｍに破砕し、押出機５００へ導
入する。押出機５００では圧縮熱と熱媒５０１による外
部加熱とによって樹脂温度が３００℃まで昇温された
後、攪拌機付の溶融槽５０２に投入される。溶融槽５０
２は熱分解槽５０３の熱分解油の一部をポンプを介して
還流させることによって約３２０℃まで昇温される。廃
プラスチックは押出機５００と溶融槽５０２で完全溶融
し、約９５％の塩化水素、水分及び軽質油Ｇ１が分離さ
れる。廃棄プラスチック溶融物はポンプによって溶融槽
５００から熱分解槽５０３へ移送され、３７０〜４３０
℃で４時間の間、滞留されて熱分解される。熱分解に必
要な熱は熱分解槽５０３の底部の熱分解油をポンプによ
って加熱炉５０４に供給して加熱した後、熱分解槽５０
３に還流することによって得られる。熱分解時に発生す
る残査Ｓ１は遠心分離機５０５で濃縮され、その分離液
は熱分解系へ戻される。熱分解蒸気Ｇ２は脱クロール槽
（ＫＯポット）５０６、中和槽５０７を経て触媒槽５０
８に導入され、そこで軽質油、中質油、重質油に分離さ
れる。

【０００４】図９の方法（以下、Ｂ法という）：押出機
は使用せず、５〜１０ｍｍに破砕した廃プラスチックを
常温のまま、スクリューコンベア５１０によって窒素雰
囲気で攪拌機付きの溶融槽５０２に投入される。溶融槽
５０２はポンプによって約４００℃の槽底油の一定量を
熱媒熱交換器５１１を介して還流させることによって温
度３２０℃まで昇温され、廃プラスチックを３時間の
間、溶融槽５０２に滞留させる半バッチ法によって溶融
及び脱塩化水素が行なわれる。熱分解槽５０３の残査Ｓ
１抜きはパイプを介して重力沈降槽５１２で行なう。他
の処理はＡ法と同様である。

【０００５】図１０の方法（以下、Ｃ法という）：５〜
１０ｍｍに破砕した廃プラスチックを熱媒５０１で外部
加熱したスクリュー型溶融機５１３に導入し、廃プラス
チックを３２０℃まで昇温した後、脱塩化水素槽５１４
へ投入し、約２０分間滞留させて９０％の塩化水素、軽
質油及び水分Ｇ１を分離し、ボールバルブ５１５を介し
て攪拌機付きの溶融・熱分解槽５１６に投入する。溶融
・熱分解槽５１６では温度３７０〜４３０℃で４時間の
間、滞留されて熱分解が完了し、その残査Ｓ１はスクリ
ューコンベア５１７を使用して系外へ排出される。熱分
解蒸気Ｇ２は蒸留塔５１８へ導入されて軽質油、中質油
及び重質油に分離される。中質油の一部は加熱炉５０４
で約４７０℃まで昇温された後、熱分解槽５１７の底部
に直接吹き込まれて熱分解に必要な熱が与えられる（例
えば、特開平７ー２６８３５４号公報参照）。

【０００６】図１１の方法（以下、Ｄ法という）：廃プ
ラスチックはスクリューコンベア５２０によって完全１
槽型の溶融・熱分解槽５２１に投入され、溶融・熱分解
槽５２１で溶融、脱塩化水素及び熱分解が行われる。必
要な熱は直火加熱によって与えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記Ａ法〜Ｄ
法では下記に列挙される問題点があった。１．押出機やスクリュー型溶融機によって廃プラスチッ
クを溶融し脱塩化水素化する場合、設備費、運転費及び
メインテナンス費がコスト高となる。即ち、押出機には圧縮部があるので、異物に対して弱い。そ
の為、油化設備に導入する前に各種分離機（ふるい分
離、比重差、磁気、うず電流法）を使用して可能な限
り、異物を特に高精度に分離する必要がある。押出機やスクリュー型溶融機及び独立した溶融槽を加
熱するのに高価な熱媒を必要としているので、熱媒の温
度条件は３５０〜４００℃と高温仕様となり、短寿命で
あるばかりでなく、熱媒設備が大がかりなものとなる。押出機やスクリュー型溶融機での溶融及び脱塩化水素
には廃プラスチックを希釈しないでそのままの高粘度の
状態で練りを与える必要があるので、動力費が大きい。押出機やスクリュー型溶融機では投入口が必然的に小
さくなるので、嵩比重の小さい発泡状、フラフ状、フィ
ルム状等の廃プラスチックは前処理段階において減容
し、さらに破砕してから投入しなければならず、無駄な
工程を必要とし、あるいは投入口に強制押込装置（コン
パクター）を取付ける必要がある。特に、押出機は構造が複雑で高級材料が必要とされ
る。

【０００８】２．溶融及び熱分解を各々の槽で行なう場
合、移送や循環のためのポンプ、配管、計装を必要と
し、プロセスが複雑化して運転性を低下させ、さらには
設備メンテナンス費が高くなる。特に、移送や循環に高
温ポンプを使用すると、異物に対する対応が難しい。

【０００９】３．Ａ法では熱分解槽の底油（温度４０
０℃）をポンプによって溶融槽に直接導入して溶融槽を
加熱しているが、その場合には溶融物のショートパスが
生じる。Ｃ法では熱分解蒸気配管には還流用の機器が設けられ
ていないので、熱分解生成物中に重質油や未溶融物質が
キャリーオーバする。Ａ法、Ｂ法及びＣ法では熱分解槽の底部における濃縮
に起因する流動性対策がとられていないので、系外排出
が困難となる場合がある。Ｄ法では１つの槽で溶融、脱塩化水素及び熱分解が行
われるので、熱分解蒸気中に全塩化水素が存在し、結果
的に生成油中にかなりの有機塩素化合物が含有し、製品
とならない。

【００１０】本件発明者は廃プラスチックの溶融及び熱
分解について鋭意研究した結果、１つの槽内を区画して
溶融、脱塩化水素及び熱分解を行なえばＡ法、Ｂ法及び
Ｃ法の問題点を解決でき、その場合に問題となるおそれ
のある溶融物のショートパスは脱塩化水素を段階的に進
させればよいことを着目するに至った。

【００１１】本発明はかかる点に鑑み、異物を含む廃プ
ラスチックを安価にかつ連続的に溶融し、脱塩化水素化
し、熱分解して有用な液状炭化水素が得られるようにし
た廃プラスチックの溶融・熱分解方法を提供することを
課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明に係る廃
プラスチックの溶融・熱分解方法は、１つの溶融・熱分
解槽を用いて廃プラスチックを溶融しつつ脱塩化水素処
理した後、該廃プラスチック溶融物を熱分解するにあた
り、槽本体内に内筒を設けて上記槽本体内を上記内筒内
側の溶融領域と内筒外下側の熱分解領域とに区画し、上
記溶融領域にて廃プラスチックを上記熱分解領域の熱に
て加熱溶融するとともに、廃プラスチック溶融物の脱塩
化水素を進行させる一方、上記溶融領域の廃プラスチッ
ク溶融物を上記熱分解領域に吐出させて連続的に熱分解
させるようにしたことを特徴とする。

【００１３】本発明の基本的な考え方は１つの槽を溶融
領域と熱分解領域とに区画するようにした点にある。こ
れにより、移送や循環のためのポンプ、配管、計装塔を
不要とできる。しかし、この場合、溶融物のショートパ
ス（未溶融物や塩化水素を含む溶融物の熱分解領域への
排出）が起こることが懸念されるので、その対応をとる
のが望ましい。

【００１４】即ち、本発明に係る廃プラスチックの溶融
・熱分解方法は、１つの溶融・熱分解槽を用いて廃プラ
スチックを溶融しつつ脱塩化水素処理し、該廃プラスチ
ック溶融物を熱分解するにあたり、槽本体内に内筒を設
けて上記槽本体内を上記内筒内側の溶融領域と内筒外下
側の熱分解領域とに区画し、上記溶融領域は上下方向に
少なくとも３段の領域に区画し、少なくとも上方２段の
区画領域にて廃プラスチックを加熱溶融するとともに、
上方の区画領域から下方に区画領域に向けて廃プラスチ
ック溶融物の脱塩化水素を段階的に進行させて廃プラス
チック溶融物のショートパスを防止し、上記最下段の区
画領域の廃プラスチックの溶融物を熱分解領域に送って
連続的に熱分解するようにしたことを特徴とする。

【００１５】本発明の特徴の１つは１つ槽の内部を溶融
領域と熱分解領域に仕切り、熱分解生成油中の有機塩素
化合物を最少にすべく、廃プラスチックの溶融、脱塩化
水素及び熱分解反応を１つの槽で完結させるようにした
点にある。本発明が適用される廃プラスチックにはポリ
オレフィン系プラスチックであるポリエチレン（ＰＥ）
及びポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、
ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレ
ン（ＡＢＳ）、その他のこれに類するプラスチックが含
まれる。

【００１６】廃プラスチック溶融物の脱塩化水素を図る
上で、溶融物を均一撹拌することが望ましいが、従来の
ように内部が単一な槽の場合には上述のように溶融物の
ショートパスが懸念される。これに対し、本発明のよう
に、溶融領域を上下に複数段に区画すると、脱塩化水素
が段階的に進行してショートパスが起こり難い。そこ
で、溶融領域のうち、少なくとも上方２段の区画領域を
各々撹拌して均一加熱及び脱塩化水素を促進する一方、
少なくとも下方の区画領域では溶融物を一時滞留させて
廃プラスチック溶融物のショートパスを更に防止するの
が好ましい。

【００１７】溶融物の熱分解領域への円滑な移行を確保
し、熱分解領域からの逆流を阻止する上で、溶融領域は
常圧雰囲気、熱分解領域を溶融領域より若干低い圧力雰
囲気とするがよい。

【００１８】本発明では溶融領域と熱分解領域とが上下
に位置するので、熱分解領域で発生する熱分解蒸気を利
用し、内筒の外周面に接触させて溶融に必要な熱を溶融
領域に与えることができるが、その場合には熱分解蒸気
が内筒の外周面に接触して還元され、軽質化することが
できて好ましい。

【００１９】また、本発明によれば、上述の溶融・熱分
解方法を実施する槽を提供できる。即ち、本発明に係る
廃プラスチックの溶融・熱分解槽は、廃プラスチックを
溶融しつつ脱塩化水素処理した後、熱分解する廃プラス
チックの溶融・熱分解槽であって、全体としてほぼ密
閉され、上方部に廃プラスチックの投入口及び塩化水素
の取出口が形成され、下方部が逆円錐形状をなし、最下
端に廃プラスチック溶融物をスクリュー吐出する吐出口
が形成され、内部が溶融領域となる内筒と、該内筒の外
周面を下方から覆って設けられ、全体としてほぼ密閉さ
れ、上方部位に熱分解蒸気の取出口が形成され、上記内
筒の下側に熱分解領域を構成し、該熱分解領域の下方に
残渣抜き口を有する槽本体と、略逆円錐形状をなし、
上記内筒内に相互に上下方向に間隔をあけて配置されて
上記溶融領域を複数段の領域に区画し、各々の最下端に
廃プラスチック溶融物をスクリュー吐出する吐出口が形
成され、上記内筒内周面との間に塩化水素の逃げ通路を
有する複数のショートパス防止プレートと、上記内筒
内の少なくとも最下段の区画領域内に配置され、廃プラ
スチック溶融物を一時滞留させるバッフルプレートと、
上記内筒内の少なくとも上方２段の区画領域内に配置
され、廃プラスチック及びその溶融物を撹拌する複数の
撹拌翼と、上記槽本体の底部との間に隙間をあけて配
置され、熱分解油を受ける底油受けとを備えたことを特
徴とする。

【００２０】内筒は槽本体の内周面に適当な支持部材に
よって支持することができる。ショートパス防止プレー
ト及びバッフルプレートは内筒内周面に直接支持しても
よいが、内筒内にはその中心に撹拌機のシャフトが延び
ている。そこで、ショートパス防止プレート及びバッフ
ルプレートは撹拌機のシャフトに各々共回転可能に支持
するのがよい。

【００２１】上述のように、熱分解蒸気によって溶融領
域を加熱できるが、更に高温の熱分解油を溶融領域に供
給し、溶融物の希釈を兼ねて溶融に必要な熱を与えるよ
うにするのがよい。即ち、槽本体の上部内周面と内筒の
外周面との間に熱分解蒸気が上昇する隙間を形成すると
ともに、底油受けプレートと内筒上方部位との間に熱分
解油を溶融領域上方部に供給する底油供給系を設け、熱
分解蒸気及び熱分解油によって溶融領域を加熱するのが
好ましい。

【００２２】廃プラスチックに金属、砂、石、ガラス、
熱硬化性樹脂等の異物が混入している場合、前段階で処
理するが、溶融・熱分解槽でその対策をとると、前段階
における処理を軽減できる。そこで、廃プラスチックの
投入口には圧縮機能がなく、加熱機能のみを有するスク
リューコンベアを設ける一方、残渣抜き口近傍には残渣
を撹拌する撹拌翼を配置して残渣に流動性を与えつつ、
残渣抜き口にはスクリューコンベアを設けて異物を含む
残渣を槽本体外に抜き取るようにするのが好ましい。

【００２３】廃プラスチックを油化する場合、上述の熱
分解によって生成された蒸気を蒸留することによって軽
質油、中質油及び重質油に分離することができる。

【００２４】ところで、本発明によって脱塩化水素処理
を効率よく行なうことができるが、特に自動車や家電製
品のシュレッダーダスト等、廃プラスチック中にＰＶ
Ｃ、ＰＥＴ、ＡＢＳが混入している場合、ＰＶＣから発
生する塩化水素と無水フタール酸の結晶物及びそれに伴
って生成油中に存在する有機塩素化合物、ＰＥＴが分解
して生成されるテレフタール酸結晶物やアセトアルデヒ
ド、ＡＢＳが分解して生成されるシアン化水素やアクリ
ロニトリル等によって生成油の品質低下、装置の腐蝕や
閉鎖の問題が懸念される。

【００２５】そこで、１つの溶融・熱分解槽を用い、ポ
リオレフィン系プラスチックにポリ塩化ビニル、ポリエ
チレンテレフタレート及びアクリロニトリル・ブタジエ
ン・スチレンの少なくとも１種を含む廃プラスチックを
溶融しつつ脱塩化水素処理し、該廃プラスチック溶融物
を熱分解して油化するにあたり、槽本体内に内筒を設け
て上記槽本体内を上記内筒内側の溶融領域と内筒外下側
の熱分解領域とに区画し、上記溶融領域は上下方向に少
なくとも３段の領域に区画し、少なくとも上方２段の区
画領域にて廃プラスチックを加熱溶融するとともに、上
方の区画領域から下方に区画領域に向けて廃プラスチッ
ク溶融物の脱塩化水素を段階的に進行させて廃プラスチ
ック溶融物のショートパスを防止し、上記溶融領域から
取り出された塩化水素を含むガスをカセイソーダ水溶液
で中和する一方、上記最下段の区画領域の廃プラスチッ
ク溶融物を上記熱分解領域に送って連続的に熱分解し、
該熱分解によって生成された蒸気をカセイソーダ水溶液
で中和しつつ蒸留して軽質油、中質油及び重質油に分離
するのがよい。

【００２６】塩化水素を含むガス及び上記熱分解蒸気を
中和する場合に、約３wt％のカセイソーダ水溶液とその
１０容量倍以上の液状炭化水素との混合物を用いるのが
よい。また、中和を行なうに際し、未反応塩化水素が確
認される場合にはアンモニア水溶液を併用するのが好ま
しい。

【００２７】アクリルニトリル及びアセトアルデヒドは
カセイソーダと反応しない。そこで、塩化水素を含むガ
スの中和後のガス及び熱分解蒸気の中和蒸留後の蒸気か
ら、アクリルニトリル及びアセトアルデヒドを分離して
加熱用燃料とするのがよい。

【００２８】通常、熱分解領域では温度約３８０〜４３
０℃で、約４時間滞留させて熱分解を行なわせるが、低
温度で滞留時間を短くし、例えば温度約３９０〜４１０
℃で、約１．５〜２．５時間滞留させてマイルド熱分解
（熱分解の進行途中の状態をいう）させて粘性を低下さ
せ、重金属をフィルタで除去した後、触媒層と接触分解
させて軽質油、中質油及び重質油に分離する方法が採用
することもでき、特に脱塩化水素が十分に行なわれてい
るので、廃プラスチックをクリーンなエネルギーに変換
できる。

【００２９】即ち、本発明に係る廃プラスチックの油化
方法は、１つの溶融・熱分解槽を用いて廃プラスチック
を溶融しつつ脱塩化水素処理し、該廃プラスチック溶融
物を熱分解して油化するにあたり、槽本体内に内筒を設
けて上記槽本体内を上記内筒内側の溶融領域と内筒外下
側の熱分解領域とに区画し、上記溶融領域は上下方向に
少なくとも３段の領域に区画し、少なくとも上方２段の
区画領域にて廃プラスチックを加熱溶融するとともに、
上方の区画領域から下方に区画領域に向けて廃プラスチ
ック溶融物の脱塩化水素を段階的に進行させて廃プラス
チック溶融物のショートパスを防止し、上記最下段の区
画領域の廃プラスチックの溶融物を熱分解領域に送って
マイルド熱分解させ、該マイルド熱分解によって生成さ
れた蒸気を蒸留して軽質油を回収する一方、熱分解後の
生成物を取り出して重金属をフィルタで除去した後、触
媒層で接触分解させた後、蒸留して軽質油、中質油及び
重質油に分離するようにしたことを特徴とする。

【００３０】

【作用及び発明の効果】本発明によれば次の効果が得ら
れる。１．単純に１つの槽内を溶融領域と熱分解領域と
に仕切ることによって１つの槽で溶融、脱塩化水素及び
熱分解が可能となるので、廃プラスチックの溶融及び脱
塩化水素に高価な押出機、スクリュー型溶融機あるいは
溶融槽を設けなくてもよく、機器数が削減されるととも
に、プロセスが簡単となって運転性を向上できる。

【００３１】２．油化設備費の２０〜３０％を占める押
出機、スクリュー型溶融機又は独立した溶融槽が不要と
なり、又油化工程で異物対策がとられるので、前処理設
備での破砕機や異物分離機等の設備仕様が軽減できて低
コスト化を実現でき、さらには開口部の広い投入用スク
リューコンベアを用い、発泡樹脂やフィルム樹脂を適当
な温度、例えば１２０℃に加熱すると、発泡樹脂やフィ
ルム樹脂の減容機を不要とできる。こうして機器数を大
幅に減少させて設備費の低コスト化を達成できる。

【００３２】押出機、スクリュー型溶融機を使用しない
ので、高い動力費と熱媒を必要とせず、又油化工程での
異物対策を十分とることができるので、最終の破砕寸法
を従来方法の約３倍の大きさにでき、破砕機や異物分離
機の動力負荷を減少でき、運転コストを大幅に低減でき
る。

【００３３】主要機器である押出機や熱媒設備を削減で
き、又異物による機器の故障や破損のおそれが少なくな
るので、メインテナンスコストを大幅に低減できる。さ
らに、設備面積を大幅に縮小できる。

【００３４】本発明は連続油化処理に適するが、廃プラ
スチック中にＰＶＣ等が混入する場合には本発明の方法
を採用することにより溶融領域での脱塩化水素率は約９
３wt％以上が可能であり、燃焼によって猛毒のダイオキ
シンを発生する熱分解生成油中の有機塩素化合物を従来
の１槽型では達しえないレベルまで大幅に減少させるこ
とが可能である。また、１つの槽を内筒で仕切ることに
よって熱分解蒸気が内筒と接触して還元され、熱分解生
成油を軽質化できる。

【００３５】また、熱分解領域の液面は熱分解油で満た
されるので、蒸気状熱分解生成物は安定にガス化（留
出）し、運転しやすい。また、１つの槽を内筒で仕切る
ことにより熱分解領域から内壁を通して溶融領域に熱が
供与できるので、溶融領域の均熱化が図られ、脱塩化水
素率を向上し、従来の方法に比して溶融領域での滞留時
間を短縮できる結果、溶融領域の容積を減少できる。本
件発明者らの実験によれば従来に比して１時間程度短縮
できることが確認された。また、熱分解領域の凝縮熱が
廃プラスチック溶融のために利用されるので、省エネル
ギーとなる。

【００３６】

【発明の実施の形態】

【第１の実施形態】以下、本発明を図面に示す具体例に
基づいて詳細に説明する。図１及び図２は本発明の好ま
しい実施形態を示し、図１は廃プラスチックの溶融・熱
分解層の概略構成を、図２は廃プラスチックの油化方法
を模式的に示す。図１において、内筒１００は全体とし
てほぼ密閉された略円筒状をなし、内部は溶融領域１１
０となっている。この内筒１００の上壁面には廃プラス
チックの投入口１０１及び塩化水素、軽質油、水分を含
むガス（以下、単に塩化水素と記すことがある）Ｇ１の
取出口１０２が形成され、又内筒１００の下方部は逆円
錐形状をなし、その最下端には廃プラスチック溶融物の
吐出口１０３が形成され、該吐出口１０３にはスクリュ
ー１０４が設けられている。また、内筒１００の投入口
１０１には加熱機能を有するスクリューコンベア１０５
が設けられている。

【００３７】内筒１００の外側には槽本体１０６が内筒
１００の外周面を下方から覆って設けられ、槽本体１０
６の内周壁面上方部位には内筒１００が適当な支持部
材、例えばボルトによって取外し可能に支持されてい
る。この槽本体１０６は全体としてほぼ密閉された構造
をなし、内部が熱分解領域１１１となっている。この槽
本体１０６の上端壁面には熱分解蒸気Ｇ２の取出口１０
７が形成され、下方部位が逆円錐状に形成され、その下
端部には筒状の残渣受け部１０８が形成され、残渣受け
部１０８には残渣抜き口１０９が形成され、残渣受け部
１０８には撹拌翼１１２が、残渣抜き口１０９にはスク
リューコンベア１１３が各々配置されている。

【００３８】また、内筒１００内には２枚のショートパ
ス防止プレート１１４が上下に間隔をあけて配置されて
溶融領域１１０を３段の領域に区画している。このショ
ートパス防止プレート１１４は逆円錐形状をなし、両シ
ョートパス防止プレート１１４の中央の最下端部には廃
プラスチック溶融物の吐出口１１５が形成され、該吐出
口１１５にはスクリュー１１６が配置されている。ま
た、両ショートパス防止プレート１１４の外周縁と内筒
１００内周面との間、及び両ショートパス防止プレート
１１４の吐出口１１５の周縁には塩化水素の逃げ通路が
各々形成されている（図１の矢印Ａ参照）。

【００３９】また、内筒１００内の各区画領域内にはバ
ッフルプレート１１７が配置され、廃プラスチック溶融
物を一時滞留させるようになっている。

【００４０】また、内筒１００内には上方２段の区画領
域内に各々３基の撹拌翼（但し、図１中には２基のみが
示されている）１１８が配置され、廃プラスチック及び
その溶融物を撹拌するようになっている（図１の矢印Ｂ
参照）。この撹拌翼１１８のシャフトにはショートパス
防止プレート１１４及びバッフルプレート１１７が各々
支持されている。

【００４１】さらに、槽本体１０６の底部には熱分解油
（以下、単に底油とも記すことがある）を受ける底油受
け１１９が設けられ、又槽本体１０６の上部内周面と内
筒１００の外周面との間には熱分解蒸気Ｇ２が上昇する
隙間が形成されるとともに、底油受け１１９と内筒１０
０の上方部位との間には熱分解油を溶融領域１１０の上
方部に供給する底油供給系１２０が設けられ、該底油供
給系１２０にはポンプ及び温度コントロール用の熱変換
器１２１が設けられており、熱分解蒸気及び熱分解油の
熱によって溶融領域１１０が加熱されるようになってい
る。

【００４２】さらに、内筒１００の底部及び熱分解領域
１１１には可変機能をもつ低速攪拌機１２３、１２２が
設けられている。

【００４３】ここで、本例をより詳細に説明すると、溶
融領域１１０は塩化水素の分離速度を高める上で、例え
ば直径／高さの比を約１．５とするのが好ましい。ま
た、溶融領域１１０を上中下の３段に区画するが、ショ
ートパスを防止する上で、その容積比は約６：２：２と
するのが好ましい。溶融領域１１０の上方の区画領域で
は約１２０℃の廃プラスチックと温度約４００℃で加熱
と希釈を兼ねる熱分解領域１１１の底油が３基の剪断能
力をもつ攪拌翼１１８によって混合され、均熱化され
る。

【００４４】溶融領域１１０において油化率低下を阻止
すべく熱分解を最小にしながら、脱塩化水素を最大にす
るには約３００〜３２５℃の温度で、約２時間以内の滞
留で行う必要があり、その為には分解を押さえながら、
廃プラスチック溶融物の粘性をいかに速く低下させるか
が重要である。そこで、本例では下記の手法が採用され
ている。即ち、剪断能力をもつ３つの攪拌翼１１８を設け、廃プラス
チック及びその溶融物を均一撹拌する。底油である約４００℃の低粘性希釈油を用いて加熱す
る。高温液油の中で接触させる、いわゆる油浴法を採用
し、廃プラスチック及びその溶融物への伝熱効果を高め
る。脱塩化水素のショートパス防止として２段の円錐形状
のプレート１１４を備え、かつバッフルプレート１１７
によってショートパスしたときの吸収ゾーンを設ける。溶融領域１１０の液位は可変機能をもつ低速攪拌機の
シガットに取り付けられかつスラスト力を発生するスク
リュー１０４によって常時適正なレベルを保持する。塩化水素の分離速度を速めるための広い蒸発面をもた
せる。ＰＶＣを含む廃プラスチックの溶融・熱分解反応は吸
熱反応であるので、溶融領域１１０には内筒１００の壁
面を通して熱分解領域１１１からの熱を与えて均熱化
し、溶融領域１１０での温度低下を防止する。

【００４５】廃プラスチックは加熱源及び希釈油として
の熱分解領域１１１の底油には少ししか溶解しないの
で、廃プラスチック溶融物と希釈油は２層流となってい
る。溶融物は高粘性のため流れにくく、各プレート１１
４、１１７及び内筒１００の内壁面に付着し停滞しなが
ら、溶融領域１１０を通過する。そこで、高粘性の溶融
物と異物の流れをつくるために、下記の手法が採用され
ている。希釈用高温流体（底油）と廃プラスチックを接触さ
せ、それを剪断機能を有する３基の攪拌翼１１８で撹拌
して均一混合を行なう。可変機能をもつ低速攪拌機シャフトにはショートパス
防止用プレート１１４、パッフルプレート１１７を支持
し、それらが常時回転して溶融物に流動性を与えるよう
にしている。また、ショートパス防止用プレート１１４
は円錐形状となし、溶融物が流下しやすい構造としてい
る。ＰＶＣ残査物や異物は若干の差圧や重力差のみでは流
下しないので、各溶融領域の区画領域出口１０３、１１
５にはスクリュー１０４、１１６を設け、スクリュー力
で熱分解領域１１１へ移送するようにしている。溶融領域の温度勾配は外部加熱がなければ低下する
が、熱分解領域１１１からの熱供与よって特に溶融領域
１１０の下段区画領域での溶融物の流動性を向上させて
いる。ショートパス防止用プレート１１４の通路面積を
ガス抜きも兼ねて十分に取り、その中央にトラフ（ケー
ス）付きスクリュー１０４、１１６を設ける。溶融領域
の吐出口１０３は熱分解領域１１１からの液体が逆流し
ないようにシール性をもたせる。溶融領域１１０の液位
と可変機能をもつ低速攪拌機１２２の回転数は連動させ
ている。

【００４６】また、溶融領域１１０への熱供給は温度約
３７０〜４３０℃の熱分解領域から内筒１００の壁面を
通して与えられるが、同時に温度約３７０〜４３０℃の
熱分解領域１１１の底油がポンプ及び温度コントロール
用熱変換器１２１を経て溶融領域１１０の上方基準液面
よりいくぶん下に水平方向に流し込まれ、その場で投入
された廃プラスチックと混合され、熱の授与、攪拌及び
希釈の働きを行う。

【００４７】廃プラスチックは攪拌及び混合が十分にな
されないと、溶融物の温度分布及び粘度分布が不均一と
なり、脱塩化水素の効率が低下するとともに、溶融物の
移送が困難となる。本例では溶融領域１１０の温度は上
昇傾向を示すので、熱交換器１２１で３２０±1 ０℃内
でコントロールする。温度が上昇しすぎると、分解が進
み、油化率が減少するからである。溶融領域１１０の吐
出口１０３のスクリュー１０４でシールを行ってはいる
が、溶融領域１１０の圧力は熱分解領域１１１からの逆
流を防止するため、又熱分解領域１１１へ流れやすさを
確保するため、若干熱分解領域１１１より高く保持す
る。溶融領域１１０での滞留時間は約２時間以内が望ま
しい。

【００４８】溶融・脱塩化水素反応の完了した溶融物は
溶融領域１１０から吐出スクリュー１０４によって熱分
解領域１１１へ導入される。溶融領域１１０の吐出位置
と熱分解領域１１１の液面位置とは同位置が望ましい。
熱分解反応によって熱分解領域の液面が低下するが、異
常に低下した時は後述する蒸留塔１３０の移送ポンプ１
３３によって熱分解油Ｏ２を供給することによって対応
する。

【００４９】熱分解領域１１１では滞留時間は約３〜４
時間で、温度は約３７０〜４３０℃、圧力は溶融領域１
１０より若干低い圧力で運転する。熱分解領域１１１へ
の熱供給は熱分解蒸気Ｇ２の凝縮油Ｏ１を分留後加熱炉
で約４７０℃まで加熱し、熱分解槽の槽本体１０６の底
部へ直接吹き込むことによって行なわれる。

【００５０】熱分解反応によってカーボンが生成する
が、熱分解槽の槽本体１０６の内壁面や内筒１００の壁
面に付着固化するのを防止するため、低速の攪拌機１２
２、１２３が設けられている。

【００５１】槽本体１０６の底部では重縮合反応によっ
て濃縮されて粘性が上昇し、流動性が低くなるため、熱
分解領域１１１の攪拌機１２２のシャフトを利用して撹
拌翼１０８を取付けている。残査Ｓ１は連続又は間欠的
に低圧蒸気を使用した冷却・加熱両用のスクリューコン
ベア１１３で約１５０℃以下の温度で系外へ排出され
る。

【００５２】熱分解蒸気Ｇ２は内筒１００の壁面に沿っ
て取出口１０７から熱分解蒸気配管に取出されるが、内
筒１００の壁面での温度差が約８０℃あるので、還元効
果が期待でき、重質留分がカットされ、軽質化される。

【００５３】熱分解領域１１１の液面位置が異常に低下
すれば、後述する蒸留塔１３０の塔底油Ｏ２をポンプ１
３３によって熱分解領域１１１へ自動的に導入するよう
にする。

【００５４】ところで、異物を含んだ廃プラスチックを
そのまま油化処理工程に導入すれば、各機器に閉塞や損
傷を与えるが、本例では少々の異物が混入していても十
分対応できる設備となっている。即ち、溶融領域１１０
への投入は開口部が広く、しかも圧縮機能のない、加熱
機能のみもったスクリューコンベア１０５を使用し、か
さ比重の小さい発泡状、フィルム状、フラフ状等の廃プ
ラスチックを半減容する程度の樹脂温度、例えば約１２
０℃に加熱しつつ窒素雰囲気下で投入するようにしてい
る。スクリューコンベア１０５はスクリュー羽根とトラ
フ（ケース）間のクリアランスがラフに設定し、かつ先
端部をフリーとし、異物による破損を防止するようにし
ている。

【００５５】溶融領域１１０に入った熱硬化性樹脂、金
属、砂、石、ガラス等の異物は均一混合されながら、２
段の円錐型のショートパス防止用プレート１１４を通過
し、通路面積を広くとりかつトラフ付きのスクリュー１
１６によって溶融領域１１０の下段に吐出される。底壁
は低速の攪拌機１２３でかき取られているので、異物は
時間をかけて溶融領域１１０の吐出口１０３に達し、ス
クリュー１０４によって熱分解領域１１１に吐出され
る。次に、異物は熱分解槽の槽本体１０６の底部へ重力
沈降し、そこでは熱分解残渣の固化を防止するため、熱
分解領域１１１の攪拌機１２３のシャフトに取り付けて
ある撹拌翼１０８にて流動性を保ちながら、加熱冷却付
のスクリューコンベア１１３によって間欠的又は連続に
系外に排出される。

【００５６】溶融領域１１０の加熱のため、熱分解槽１
０６の底油が底油供給系１２０のポンプによって移送さ
れるが、底油の抜取り位置は異物がポンプに影響を与え
ないように底部より０．７〜１．０ｍ高い位置とし、し
かも異物が混入しないように防止用カバー１２４を設置
し、さらにポンプのサクションにはストレーナーを設置
する。

【００５７】次に、図２を用いて油化方法について説明
する。ポリオレフィン系プラスチックにＰＶＣやＰＥＴ
の混入した家庭からでる廃プラスチックを分別し、これ
をビニール袋に入れたまま運搬車で集収し、油化工場で
処理する。まず、廃プラスチックを破袋機１２５を通
し、次に破砕機１２６によって５ｃｍ程度に破砕し、選
別機１２７にて金属、ガラス、砂、石等の異物を分離
し、乾燥機付のサイロ１２８で水分を除去する。次に、
重量測定機１２９で重量を測定し、広い開口部をもつス
クリューコンベア１０５へ送り、そこで樹脂温度１２０
℃程度に加熱して発泡状、フラフ状、フィルム状の廃プ
ラスチックを半減容した後、窒素雰囲気の下で、槽本体
１０６内の溶融領域１１０に連続投入する。

【００５８】スクリューコンベア１０６は圧縮部をもた
ないので、異物が問題となることはない。溶融領域１１
０はショートパス防止の為、上中下３段の領域に区画さ
れており、その容積割合は約６：２：２である。中速の
３基の攪拌翼１１８は廃プラスチックに対して剪断、練
り及び均一加熱を与え、１基の低速の攪拌機１２３は溶
融領域１１０に常に流動性を与え、各プレート１１４上
に堆積する未溶融物や異物を移動させる。

【００５９】溶融領域１１０に対する熱の供給は主とし
て熱分解領域１１１の底油（３７０〜４３０℃）をポン
プ及び熱交換器１２１を備えた底油供給系１２０によっ
て吹き込むことにより行う一方、熱分解領域１１１の熱
分解蒸気Ｇ２によって内筒１００の壁面を介して与える
ことにより行う。樹脂温度は約３２０℃になるように底
油供給系１２０の熱交換機１２１によってコントロール
する。滞留時間は約２時間以内とする。ここで塩化水素
は約９３WT％以上が除去される。熱分解領域１１１の底
油の粘性は数ポアズ以下である。その底油の一定量がポ
ンプで溶融領域１１０に供給され、その希釈効果によっ
て溶融物に十分な流動性が与えられ、攪拌機１２３は安
定に運転される。

【００６０】溶融領域１１０で脱塩化水素処理された廃
プラスチックの溶融物は、可変機能付き低速攪拌機１２
３のシャフトに取り付けられたスクリュー１０４によっ
て熱分解領域１１１に吐出される。

【００６１】熱分解領域１１１では廃プラスチックは温
度約３７０〜４３０℃で、約４時間滞留されて熱分解反
応するが、その熱分解反応によってカーボンが生成する
ので、熱分解領域１１１の壁面を低速の攪拌機１２２に
てかき取る。槽本体１０６の底部には重縮合反応により
濃縮した粘性の高い熱分解残査Ｓ１と異物が堆積する。
それに対処するために、槽本体１０６の底部１０８に熱
分解領域１１１の攪拌機１２２のシャフトを利用して攪
拌翼１１２を設け、常に流動のある状態に保持し、異物
を含む残査Ｓ１は冷却・加熱可能なスクリューコンベア
１１３によって通常は約１５０℃まで冷却して系外へ吐
出される。

【００６２】内筒１００の壁面にて還元効果を受けた重
質分の少ない熱分解蒸気は蒸留塔１３０に導入され、軽
質油、中質油及び重質油に分離される。その内、中質油
Ｏ１をポンプ１３１によって加熱炉１３２にチャージし
て約４７０℃に昇温させ、熱分解領域１１１の槽底部へ
吹き込む。

【００６３】熱分解領域１１１の液面が急速に低下した
時にはポンプ１３３にて自動的に熱分解領域１１１に蒸
留塔１３０の塔底油（約３００℃）を吹き込む。溶融領
域１１１での分離ガスＧ１は塩化水素の外、テレフター
ル酸、無水フタル酸、軽質油、水分を含むが、これらは
アルカリによる中和処理又は焼却処理される。蒸留塔１
３０の塔頂からは軽質油が取り出され、塔底からは重質
油が取り出されて吸着塔へチャージされ、製品となる。

【００６４】

【第２の実施形態】図３ないし図６は本発明の廃プスラ
チックの油化方法における第２の実施形態を示す。ポリ
オレフィン系樹脂にＰＶＣ、ＰＥＴ、ＡＢＳが混入した
廃プラスチックを破砕し、異物を分離し、乾燥した後、
常圧で、温度約３００〜３２５℃、約２〜３時間の間、
溶融領域１１０で滞留させて溶融すると、分離ガスＧ１
が発生する。この分離ガスＧ１の組成は塩化水素（全塩
化水素の約９３wt％以上を含む）、軽質油、テレフター
ル酸、可塑剤（ＤＯＰ）、アセトアルデヒド、アクリル
ニトリル及び水分からなる。生成油中の有機塩素化合物
を最少にするため、カセイソーダ供給ポンプ１３５及び
中和塔循環ポンプ１３６（中和塔１４０には予め重質油
を満たし、約２５０℃に昇温させおく）を駆動し、調合
槽１３７内の約３wt％カセイソーダ水溶液と重質油とを
ボルテックスミキサー１３８にて十分混合した後、溶融
分離ガスＧ１の中和塔１４０の入口配管１３９及び中和
塔１４０の中段に７０：３０の割合で注入して分離ガス
Ｇ１を中和させる。

【００６５】中和反応により、水と中和塩が生成し、水
は２５０℃の中和塔１４０の塔底温度によって完全に蒸
発し、中和塩が固形物として存在する。重質油と中和塩
の混合物は塔底循環ポンプ１３６で昇圧され、フィルタ
１４１に通油され、そこで固形物である中和塩が除去さ
れ、重質油のみ再循環される。

【００６６】中和塔１４０の塔底部には中和反応を効果
的に進めるため、均一混合用の撹拌機を設けている。塔
底で未反応の塩化水素は中和塔１４０の中段注入部に約
３wt％カセイソーダ水溶液と重質油の混合液を噴霧する
ことにより中和させる。それでも未反応の塩化水素につ
いては塔頂蒸気配管１４２にアンモニア水溶液Ｌ１を注
入することで完全に中和する。

【００６７】中和塔１４０の塔頂蒸気は塔頂凝縮受槽１
４３で凝縮し、ポンプによって塔頂部に還流するが、塩
化水素腐蝕を防止するために約１５０℃にコントロール
する。中和塔１４０の塔頂蒸気の組成は分解ガス、軽質
油、アセトアルデヒド、アクリロニトリル、水分からな
る。この塔頂蒸気は塔頂油凝縮器１４４で約５０℃まで
冷却され、塔頂受槽１４３で凝縮されるが、凝縮しない
ガス（分解ガス、アセトアルデヒド）Ｇ３は加熱部１３
２の燃料ガスとして使用し、水に溶解しているアクリロ
ニトリルや塩化アンモニアＬ２はポンプにて分解ガス分
離槽１４５に移送する。

【００６８】他方、熱分解領域１１１において温度約３
７０〜４３０℃、滞留時間約４時間の熱分解により発生
した蒸気Ｇ２の組成は分解ガス、軽質油、塩化水素、シ
アン化水素、アセトアルデヒド、アクリロニトリル、テ
レフタール酸、無水フタール酸、水分からなる。この蒸
気Ｇ２については生成油中の有機塩素化合物を最少にす
るため、約３wt％カセイソーダ水溶液と重質油とをボル
テックスミキサー１５０で十分に混合した後、使用量の
約７０％を熱分解蒸気の蒸留塔１３０の入口配管１３９
に注入し、約３０％を蒸留塔１３０の中段に注入し、中
和させる。油水分離槽１４６のｐＨが６．０以下の時、
未反応の塩化水素が存在するが、その時には蒸留塔１３
０の塔頂蒸気配管１４７にアンモニア水溶液１１を注入
する。

【００６９】蒸留塔１３０の塔底部には約３wt％カセイ
ソーダ水溶液の中和反応によって中和塩と水が生成し、
水は塔底部の約２５０℃の温度によって完全に蒸発す
る。残った熱分解重質油と固形物の中和塩は塔底ポンプ
１４８で昇圧し、フィルター１４９で処理されて中和塩
が除去される。重質油の一部は約３wt％カセイソーダ水
溶液の混合用に、残りは吸着槽１５１に送られてわずか
な有害物も捕獲される。

【００７０】蒸留塔１３０の塔頂部では塩化水素腐蝕を
防止するために、約１５０℃以上にコントロールする。
蒸気組成は分解ガス、軽質油、アクリロニトリル、アセ
トアルデヒド、水分である。この蒸気を塔頂凝縮器１４
４にて約９０℃まで冷却し、中和塔１４０の分離ガス凝
縮油水と共に分解ガス分離槽１４５に送って分解ガス、
アクリロニトリル、アセトアルデヒド、水分の一部を分
離し、それらは燃料ガスＧ４として加熱部１３２に送ら
れる。

【００７１】分解ガス分離槽１４５の槽底液は常温まで
冷却した後、油水分離槽１４６に吹き込まれ、比重差に
よって油が分離され、脱水槽１４７を通油して軽質油タ
ンクに貯留される。脱水槽１４７の水は約３wt％カセイ
ソーダ水溶液調合のために調合槽１３７に送られて再使
用される。

【００７２】次に、本例をより詳細に説明する。廃プラ
スチックを溶融・熱分解する場合、熱分解生成油中に有
機塩素化合物が多く存在する時がある。特に、溶融時に
分離した油中には多量の有機塩素化合物が存在する。そ
れを燃料として使用する時にはダイオキシン対策が必要
となる。

【００７３】例えば、廃プラスチック中にポリスチレン
樹脂が多く存在する場合、溶融時に一部分解し、かなり
の量の軽質油が分離するために油化率が低下すると同時
に、塩化水素が芳香族（ポリスチレンの熱分解油はほと
んどが芳香族である）に付加し、触媒によって分解でき
ないような極めて安定な有機塩素化合物を生成してしま
う。

【００７４】また、塩化水素は廃プラスチックの熱分解
によって生成する脂肪族とも結合するが、脂肪族有機塩
素化合物は触媒（シリカ・アルミナ系）による分解が可
能である。しかし、一旦塩化水素に分解したとしても再
付加する可能性がある。また、有機塩素化合物はこれを
触媒等で吸着する方法もあるが、低濃度の場合には採用
できる。しかし、触媒に吸着した吸着物の処理（これを
燃焼したらダイオキシンが発生）、触媒寿命等、解決す
べき問題が多い。

【００７５】有機塩素化合物を少なくする方法として、
カセイソーダを溶融・熱分解槽の中に添加して中和する
方法が提案される。確かに、実験的には性状面で良い結
果が得られるが、発生する全塩化水素に対し、高価なカ
セイソーダで対応するのは経済的でない。しかも、４０
０℃の高温域でかつ滞留しやすい部分（通常流れのない
液面計ノズル部や槽底部等）では容易にカセイ脆化によ
る割れが発生し、大事故につながるおそれがある。

【００７６】また、有機塩素化合物を少なくする他の方
法として、溶融時に約９５wt％の塩化水素を脱塩化水素
処理し、熱分解時に発生する残りの５wt％の塩化水素を
ＣａＯ又は蒸留塔で除去する方法が提案される。確か
に、熱分解蒸気配管に設けたＣａＯ槽において炭化水素
が凝縮しない状況下で塩化水素と中和反応させる場合に
は生成油中の有機塩素化合物を低下させるのに効果があ
るが、ＣａＯが油分を吸着して固化するので、短寿命と
なり、ＣａＯ交換頻度が多く、交換に手間と費用がかか
る。他方、蒸留塔の場合、塩化水素の多くは分離される
が、炭化水素凝縮時に塩化水素が付加するので、幅広い
留分に有機塩素化合物が生成する。

【００７７】廃プラスチック中にＰＶＣが含まれる場
合、その溶融・熱分解時にＰＶＣの可塑剤（ＤＯＰ）か
らディオクチルフタレートが分解して無水フタール酸が
生成され、１２７℃以下で固体となって凝縮管の閉鎖を
招く。しかも、触媒を使って可塑剤を分離し、無水フタ
ール酸結晶物として取り出すことは容易でなく、経済性
に疑問がある。中和塔及び蒸留塔の塔頂系で閉鎖の可能
性があることは圧力を不安定とし、溶融・熱分解槽の運
転に悪影響を与える。従って、無水フタール酸はこれが
発生した場所に近いところで処理すべきである。

【００７８】廃プラスチック中にＰＥＴが含まれる場
合、その溶融・熱分解時にＰＥＴが分解昇華してテレフ
タール酸結晶物が生成される。このテレフタール酸結晶
物は重力沈降又は遠心分離方によって油から分離できる
が、完全ではない。また、触媒を使用して分解させるこ
ともできるが、生成油中には未だテレフタール酸が溶解
して存在し、又触媒寿命にも悪影響を与える。

【００７９】ポリオレフィン系樹脂にＰＶＣ、ＰＥＴ、
ＡＢＳ樹脂を混合した混合物を熱分解し、あるいは熱分
解・接触分解した生成油は酸性となる場合が多い。塩化
水素、テレフタール酸、無水フタール酸等の酸が完全に
除去しきれていない。

【００８０】ＡＢＳの溶融・熱分解時にはシアン化水素
が発生するが、このシアン化水素の沸点は２６．５℃
で、水と任意の割合で混和する。カセイソーダを全く使
用しなければ水分が存在するので、シアン化水素は水に
溶解してしまう。それを処理する場合には水処理又は焼
却して処理するしか方法がなく、コスト高となる。ま
た、焼却する時は補助燃料で高温燃焼してＣＯ₂、
Ｎ₂、Ｈ₂Ｏに分解する必要がある。

【００８１】有機塩素化合物を少なくするさらに他の方
法として、塩化水素、分解ガス、軽質油、フタール酸、
アセトアルデヒド、アクリロニトリル、テレフタール酸
を含む溶融時の分離ガスを高温焼却し、塩化水素のみを
塩酸として回収する方法が提案されるが、助燃材が必要
であばかりでなく、塩化水素が高温域で鋼への腐蝕が大
きいので、燃焼後の熱回収は困難である。さらに、ダイ
オキシン対策として後工程にバクフィルタの設置が必要
となり、建設コストは高くなる。また、溶融・熱分解工
程でガス側又は残渣等に濃縮した有害物質を燃焼処理す
ることは環境面から好ましくない。

【００８２】これに対し、本例の油化方法では塩化水
素、軽質油、フタール酸、アセトアルデヒド、アクリロ
ニトリル、テレフタール酸を含む溶融時の分離ガスＧ１
については中和塔１４０で約３wt％カセイソーダ水溶液
を用いて中和するようにしている。中和反応は炭化水素
が凝縮する約２３０℃以上で完了させることにより、油
中の有機塩素化合物は大幅に減少する。

【００８３】この約３wt％カセイソーダ水溶液は１０容
量倍以上の液状炭化水素と十分にミキシングした上で注
入する。注入点は分離ガスＧ１の中和塔１４０の入口配
管と中和塔１４０の中段の２箇所としている。全注入量
は理論量の約１．５倍とするが、注入点である中和塔入
口配管及び中和塔中間部への分配は約７０：３０とす
る。

【００８４】ここで、注入ノズル２００を図４に、ボル
テックスミキサー１５０（又は１３８）を図５に示す。
図４において、配管２０１にはノズル取付部２０２が形
成される一方、取付プレート２０７にはノズル２０３が
固定され、該ノズル２０３はその先端側２０４が分離ガ
ス２０５の流れ方向を指向するようにノズル取付部２０
２に挿入されて固定され、ノズル２０３の後端側からカ
セイソーダ２０６が供給されて注入されるようになって
いる。

【００８５】他方、ボルテックスミキサ１５０ではミキ
シング室２１０にカセイソーダ２１３の注入管２１１が
挿入され、重質油２１４の供給管２１２は注入管２１１
と直交するようにミキシング室２１０に接続されてカセ
イソーダ２１３と重質油２１４とが混合され、その混合
液２１５がミキシング室２１０の吐出口２１３から吐出
されるようになっている。

【００８６】溶融領域１１０からの分離ガスＧ１の配管
は温度が低下しないようにし、中和反応は配管内ではで
きるだけ完了させるが、時間的には不十分であるので、
中和塔１４０の塔底部で撹拌の下で完了させる。中和塔
１４０の塔底部への吹き込み口は中和塔の１４０塔底部
基準液面から約２／３下側とする。

【００８７】中和塔１４０の塔底部の液温は約２５０℃
であるが、塔頂部は塩化水素腐蝕を考慮し、塔頂凝縮油
で約１５０℃以上になるようにコントロールする。塔底
部での未反応塩化水素を捕獲するために、約３wt％カセ
イソーダ水溶液と塔底油の混合液を中和塔１４０の中段
に噴霧するが、それでも未反応塩化水素が塔頂部で確認
される場合にはアンモニア水溶液を塔頂蒸気配管１４２
に注入する。

【００８８】中和塔１４０は汚れと負荷変動に強いトレ
イを採用する。中和塔１４０の具体的な構造例を図６に
示す構造とする。カセイ脆化を防止するために、カセイ
ソーダ濃縮部が生じないように配慮する。

【００８９】中和塔１４０の槽底油には約３wt％カセイ
ソーダ水溶液の中和反応によって水と中和塩が含まれ
る。その中和塩は水に溶解するが、約２５０℃で蒸発す
ると固形物となる。中和塩２２２の固形物はストレーナ
ー２２０とフィルタ２２１で除去する。フィルタ２２０
を通過した油は１０容量倍の重質油として再び規定量の
約３wt％カセイソーダ水溶液とボルテックスミキサ１３
８を使用して十分に混合された後、熱分解蒸気配管と中
和塔１４０の中段に約７０：３０の割合で分配注入され
る。中和塔１４０の塔底油液面が基準値より上昇すれ
ば、その分だけ蒸留塔１３０の塔底部へフィードバック
する。

【００９０】中和塔１４０において有機塩素化合物が生
成しない温度域で処理するためには分離ガスＧ１中の油
では軽質すぎて塔底部の温度約２５０℃を保持できない
（常圧のため）。そこで、熱分解生成油（灯・軽油留
分）を利用する。溶融時に分離される油は軽質油で、そ
のほとんどが中和塔１４０の塔頂部より留出され、通常
は循環させるので、少量のメイクアップで済む。

【００９１】中和塔１４０の塔頂部からは分解ガス、軽
質油、アセトアルデヒド、アクリロニトリルと水分が留
出する。

【００９２】分解ガス、熱分解油、塩化水素、無水フタ
ール酸、テレフタール酸、シアン化水素、アクリロニト
リル、アセトアルデヒドを含む熱分解領域１１１で発生
したガスについては次のように処理される。

【００９３】熱分解領域１１１において、熱分解温度約
３８０〜４３０℃、滞留時間約４時間を与えることによ
り、さらに分解生成物が生じる。それらは溶融時と同様
に約３wt％カセイソーダ水溶液と１０容量倍の重質油と
を混合した混合液を熱分解蒸気入口配管と蒸留塔１３０
の中段に約７０：３０の割合で注入して中和させる。蒸
留塔１３０の塔底部で反応を完了させるため、撹拌機を
設置し、吹き込み口は塔底部基準液面位置の約２／３下
側とする。

【００９４】約３wt％カセイソーダ水溶液の適性注入量
は理論量の約１．５倍とする。通常、蒸留塔１３０の塔
底受槽の排水ｐＨ値は６〜８になるが、ｐＨ値６以下の
時は槽頂蒸気配管にアンモニア水溶液を注入して排水ｐ
Ｈ６〜８になるようにコントロールする。

【００９５】蒸留塔１３０の塔底部では約３wt％カセイ
ソーダ水溶液との中和反応により水と中和塩が存在する
が、その水分は熱により蒸発され、固形の中和塩が残
る。それらはフィルタによって除去する。

【００９６】蒸留塔１３０の塔頂からは軽質炭化水素と
アセトアルデヒド、アクリロニトリル、水分が分離され
る。アセトアルデヒドは沸点が２０．８℃で、水に溶解
する。アクリロニトリルは沸点が７８．５℃で、水と共
沸混合物をつくるので、それらのガスを約９０℃に冷却
した後、分解ガス分離槽１４５に導入し、分離ガス、ア
セトアルデヒド、アクルニトリル及び水分の一部を分離
して燃料とする。分離槽液は常温まで冷却した後、油水
分離槽１４６で軽質油と水に分離する。

【００９７】溶融時に分離されるガスの処理方法、即ち
中和か焼却かの選択については経済性と設備を設置する
地域環境からきまる。中和法は環境にやさしく、建設コ
ストも安いが、カセイソーダを使用するため、ランニン
グコストが高く、経済的でない場合も考慮する必要があ
る。

【００９８】以上のように、ポリオレフィン系廃プラス
チックの中に種々の有害物を発生するＰＶＣ、ＰＥＴ、
ＡＢＳが混入しても、生成油の品質低下、装置の腐蝕や
閉鎖を回避でき、一般廃棄物は勿論、ウレタンのみ前処
理にて除去すれば、自動車、家電の廃棄シュレッダーダ
ストにも対応できる。

【００９９】溶融時及び熱分解時に発生する塩化水素を
含んだガスを反応性の優れた約３wt％カセイソーダ水溶
液で炭化水素の凝縮前に中和反応を完了させるようにし
ているので、従来は問題となっていた生成油中の有機塩
素化合物を大幅に低減させることが可能となり、生成油
の反応性も中性となる。

【０１００】約３wt％カセイソーダ水溶液と１０容量倍
の重質油とを十分に混合した後、中和塔及び蒸留塔の入
口配管と塔中段へ注入しているので、懸念されるカセイ
脆化の問題もなく、塩化水素以外のシアン化水素、テレ
フタール酸、無水フタール酸の酸類も中和されて水分と
中和塩が生成され、水分を蒸発させることによって固形
塩が残り、それらはフィルタにより系外に除去できる。
中和反応の結果、生成油に溶解している物質（テレフタ
ール酸結晶物、無水フタール酸結晶物）を大幅に低下で
きる。

【０１０１】溶融時に発生する分離ガスを中和処理して
いるので、全く焼却を伴わず、環境にやさしい廃プラス
チックの処理法といえる。また、設備費も安い。ただ、
廃プラスチック中にＰＶＣの混入量が多く、溶融時、分
離ガス中に油分が少なく、かつ塩類の量が多い時には焼
却法を選択した法が経済的な場合もある。

【０１０２】中和塔及び蒸留塔の入口配管とそれら塔底
部で中和反応を完了させているので、他のセクション、
特に塔頂系での結晶析出と汚れが少なく、安定運転を保
証できる。

【０１０３】適性な約３wt％カセイソーダ水溶液の注入
管理は理論量の約１．５倍とし、塔頂受槽でのｐＨ値が
６．０以下の時は塔頂配管にアンモニア水溶液を注入す
るようにしているので、管理は容易である。

【０１０４】

【第３の実施形態】図７は本発明の廃プラスチックの油
化方法における第３の実施形態を示す。本例では熱分解
領域１１１において温度約３９０〜４１０℃で、約１．
５〜２．５時間の間、滞留させてマイルド熱分解を行な
わせて粘性を約１００００ＣＰまで低下させ、その状態
でポンプ１６０によって熱分解領域１１１の槽底から溶
融物を取り出し、一部を加熱器１６１で加熱して溶融領
域１１０及び熱分解領域１１１に還流させる一方、残部
はストレーナ１６３及びフィルタ１６９で重金属を除去
した後、触媒槽１６４で接触分解を行い、軽質化して蒸
留塔１６５でガソリン等の軽質油１６６、灯油等の中質
油１６７及びワックス等の重質油１６８に分離する。触
媒槽１６４は流動接触分解が好ましく、既存の石油工程
に組み込むので経済的である。

【０１０５】熱分解領域１１１からは軽質油を含む分解
蒸気Ｇ２が得られる。熱分解領域１１１から取り出した
重質油は触媒に接触させなくとも、重質燃料油１７０と
して用いることもでき、又紙や木屑１７１と混ぜて固形
燃料１７２とすることもできる。さらに、フィルタ１６
９を通油したものを石油精製設備１７３に直接送ること
もできる。

【０１０６】従って、廃プラスチックの溶融物を完全に
熱分解しないので、エネルギー的には有利であるととも
に、コーキングの問題が生ずることもなく、さらには残
渣Ｓ１の抜き出し量が減少し、油化率を向上できる。ま
た、完全に熱分解させないので、運転も容易であり、大
規模化が比較的簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃プラスチックの溶融・熱分解槽を
の好ましい実施形態を示す概略構成図である。

【図２】本発明の廃プラスチックの油化方法の好まし
い実施形態を示す工程図である。

【図３】本発明の廃プラスチックの油化方法の他の実
施形態を示す工程図である。

【図４】上記実施形態で使用するカセイソーダ注入ノ
ズルの取付け構造及びその位置を示す図である。

【図５】上記実施形態で使用するボルテックスミキサ
をを示す構成図である。

【図６】上記実施形態における中和塔１４０の構造を
示す概略構成図である。

【図７】本発明の廃プラスチックの油化方法のさらに
他の実施形態を示す工程図である。

【図８】従来の廃プラスチックの油化方法を示す工程
図である。

【図９】従来の他の廃プラスチックの油化方法を示す
工程図である。

【図１０】従来のさらに他の廃プラスチックの油化方
法を示す工程図である。

【図１１】従来のさらにまた他の廃プラスチックの油
化方法を示す工程図である。

【符号の説明】

１００内筒１０１投入口１０２溶融時分離ガスの取出口１０３吐出口１０４スクリュー１０５スクリューコンベア１０６槽本体１０７熱分解ガスの取出し口１０９残渣抜き口１１０溶融領域１１１熱分解領域１１２撹拌翼１１３スクリュー１１４ショートパス防止プレート１１５吐出口１１６スクリュー１１７バッフルプレート１１８撹拌翼１１９底油受け１２０底油供給系１２２撹拌機１２３撹拌機１３０蒸留塔１３９入口配管１４０中和塔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの溶融・熱分解槽を用いて廃プラス
チックを溶融しつつ脱塩化水素処理した後、該廃プラス
チック溶融物を熱分解するにあたり、槽本体内に内筒を設けて上記槽本体内を上記内筒内側の
溶融領域と内筒外下側の熱分解領域とに区画し、上記溶
融領域にて廃プラスチックを上記熱分解領域の熱にて加
熱溶融するとともに、廃プラスチック溶融物の脱塩化水
素を進行させる一方、上記溶融領域の廃プラスチック溶融物を上記熱分解領域
に吐出させて連続的に熱分解させるようにしたことを特
徴とする廃プラスチックの溶融・熱分解方法。
【請求項２】１つの溶融・熱分解槽を用いて廃プラス
チックを溶融しつつ脱塩化水素処理した後、該廃プラス
チック溶融物を熱分解するにあたり、槽本体内に内筒を設けて上記槽本体内を上記内筒内側の
溶融領域と内筒外下側の熱分解領域とに区画し、上記溶
融領域は上下方向に少なくとも３段の領域に区画し、少
なくとも上方２段の区画領域にて廃プラスチックを加熱
溶融するとともに、上方の区画領域から下方に区画領域
に向けて廃プラスチック溶融物の脱塩化水素を段階的に
進行させて廃プラスチック溶融物のショートパスを防止
し、上記最下段の区画領域の廃プラスチック溶融物を上記熱
分解領域に送って連続的に熱分解させるようにしたこと
を特徴とする廃プラスチックの溶融・熱分解方法。
【請求項３】上記溶融領域のうち、少なくとも上方２
段の区画領域を各々撹拌して均一加熱及び脱塩化水素を
促進する一方、少なくとも最下段の区画領域では溶融物
を一時滞留させて廃プラスチック溶融物のショートパス
を更に防止するようにした請求項２記載の廃プラスチッ
クの溶融・熱分解方法。
【請求項４】上記溶融領域を常圧雰囲気、上記熱分解
領域を上記溶融領域よりも低い圧力雰囲気とするように
した請求項１又は２記載の廃プラスチックの溶融・熱分
解方法。
【請求項５】上記熱分解領域で発生する熱分解蒸気を
上記内筒の外周面に接触させて還元し、熱分解油を軽質
化するとともに、上記溶融領域を加熱するようにした請
求項１又は２記載の廃プラスチックの溶融・熱分解方
法。
【請求項６】廃プラスチックを溶融しつつ脱塩化水素
処理した後、熱分解する廃プラスチックの溶融・熱分解
槽であって、全体としてほぼ密閉され、上方部に廃プラスチックの投
入口及び塩化水素の取出口が形成され、下方部が逆円錐
形状をなし、最下端に廃プラスチック溶融物をスクリュ
ー吐出する吐出口が形成され、内部が溶融領域となる内
筒と、該内筒の外周面を下方から覆って設けられ、全体として
ほぼ密閉され、上方部位に熱分解蒸気の取出口が形成さ
れ、上記内筒の下側に熱分解領域を構成し、該熱分解領
域の下方に残渣抜き口を有する槽本体と、略逆円錐形状をなし、上記内筒内に相互に上下方向に間
隔をあけて配置されて上記溶融領域を複数段の領域に区
画し、各々の最下端に廃プラスチック溶融物をスクリュ
ー吐出する吐出口が形成され、上記内筒内周面との間に
塩化水素の逃げ通路を有する複数のショートパス防止プ
レートと、上記内筒内の少なくとも最下段の区画領域内に配置さ
れ、廃プラスチック溶融物を一時滞留させるバッフルプ
レートと、上記内筒内の少なくとも上方２段の区画領域内に配置さ
れ、廃プラスチック及びその溶融物を撹拌する複数の撹
拌翼と、上記槽本体の底部との間に隙間をあけて配置され、熱分
解油を受ける底油受けとを備えたことを特徴とする廃プ
ラスチックの溶融・熱分解槽。
【請求項７】上記溶融領域の中心には撹拌機のシャフ
トが延び、該シャフトに上記ショートパス防止プレート
及び上記バッフルプレートが各々共回転可能に支持され
ている請求項６記載の廃プラスチックの溶融・熱分解
槽。
【請求項８】上記槽本体の上部内周面と上記内筒の外
周面との間に熱分解蒸気が上昇する隙間が形成されると
ともに、上記底油受けと上記内筒上方部位との間に熱分
解油を上記溶融領域上方部に供給する底油供給系が設け
られており、熱分解蒸気及び熱分解油の熱によって上記
溶融領域を加熱するようになした請求項６記載の廃プラ
スチックの溶融・熱分解槽。
【請求項９】上記廃プラスチックの投入口には加熱機
能を有するスクリューコンベアが設けられる一方、上記
残渣抜き口近傍には残渣を撹拌して流動性を与える撹拌
翼が配置され、さらに上記残渣抜き口にはスクリューコ
ンベアが設けられて異物を含む残渣が槽本体外に抜き取
られるようになした請求項６記載の廃プラスチックの溶
融・熱分解槽。
【請求項１０】１つの溶融・熱分解槽を用いて廃プラ
スチックを溶融しつつ脱塩化水素処理した後、該廃プラ
スチック溶融物を熱分解して油化するにあたり、槽本体内に内筒を設けて上記槽本体内を上記内筒内側の
溶融領域と内筒外下側の熱分解領域とに区画し、上記溶
融領域は上下方向に少なくとも３段の領域に区画し、少
なくとも上方２段の区画領域にて廃プラスチックを加熱
溶融するとともに、上方の区画領域から下方に区画領域
に向けて廃プラスチック溶融物の脱塩化水素を段階的に
進行させて廃プラスチック溶融物のショートパスを防止
し、上記最下段の区画領域の廃プラスチック溶融物を上記熱
分解領域に送って連続的に熱分解し、該熱分解によって
生成された蒸気を蒸留して軽質油、中質油及び重質油に
分離するようにしたことを特徴とする廃プラスチックの
油化方法。
【請求項１１】１つの溶融・熱分解槽を用い、ポリオ
レフィン系プラスチックにポリ塩化ビニル、ポリエチレ
ンテレフタレート及びアクリロニトリル・ブタジエン・
スチレンの少なくとも１種を含む廃プラスチックを溶融
しつつ脱塩化水素処理し、該廃プラスチック溶融物を熱
分解して油化するにあたり、槽本体内に内筒を設けて上記槽本体内を上記内筒内側の
溶融領域と内筒外下側の熱分解領域とに区画し、上記溶
融領域は上下方向に少なくとも３段の領域に区画し、少
なくとも上方２段の区画領域にて廃プラスチックを加熱
溶融するとともに、上方の区画領域から下方に区画領域
に向けて廃プラスチック溶融物の脱塩化水素を段階的に
進行させて廃プラスチック溶融物のショートパスを防止
し、上記溶融領域から取り出された塩化水素を含むガスをカ
セイソーダ水溶液で中和する一方、上記最下段の区画領域の廃プラスチック溶融物を上記熱
分解領域に送って連続的に熱分解し、該熱分解によって
生成された蒸気をカセイソーダ水溶液で中和しつつ蒸留
して軽質油、中質油及び重質油に分離するようにしたこ
とを特徴とする廃プラスチックの油化方法。
【請求項１２】上記溶融領域から取り出された塩化水
素を含むガスを中和塔の塔底部に導入するとともに中和
塔の中段及び上記塩化水素を含むガスの中和塔への入口
配管にカセイソーダ水溶液を導入して上記塩化水素を含
むガスを中和し、上記熱分解によって生成された蒸気を蒸留塔の塔底部に
導入するとともに、蒸留塔の中段及び上記蒸気の蒸留塔
への入口配管にカセイソーダ水溶液を導入して上記熱分
解によって生成された蒸気を中和しつつ蒸留して軽質
油、中質油及び重質油に分離するようにした請求項１１
記載の廃プラスチックの油化方法。
【請求項１３】上記塩化水素を含むガス及び上記熱分
解蒸気を中和するに際し、約３wt％のカセイソーダ水溶
液とその１０容量倍以上の液状炭化水素との混合物を用
いるようにした請求項１２記載の廃プラスチックの油化
方法。
【請求項１４】上記約３wt％のカセイソーダ水溶液の
全導入量を理論値の約１．５倍とし、上記中和塔及び蒸
留塔の入口配管と塔中間への分配を約７０：３０とした
請求項１３記載の廃プラスチックの油化方法。
【請求項１５】上記中和を行なうに際し、上記中和塔
及び／又は蒸留塔の塔頂部にアンモニア水溶液を噴霧す
るようにした請求項１２記載の廃プラスチックの油化方
法。
【請求項１６】上記塩化水素を含むガスの中和後のガ
ス及び上記熱分解蒸気の中和蒸留後の蒸気から、アクリ
ルニトリル及びアセトアルデヒドを分離して加熱用燃料
とするようにした請求項１１記載の廃プラスチックの油
化方法。
【請求項１７】上記溶融領域のうち、少なくとも上方
２段の区画領域を各々撹拌して均一加熱及び脱塩化水素
を促進する一方、少なくとも下方の区画領域では溶融物
を一時滞留させて廃プラスチック溶融物のショートパス
を更に防止するようにした請求項１０又は１１記載の廃
プラスチックの油化方法。
【請求項１８】上記溶融領域を常圧雰囲気、上記熱分
解領域を上記溶融領域よりも低い圧力雰囲気とするよう
にした請求項１０又は１１記載の廃プラスチックの油化
方法
【請求項１９】上記熱分解領域で発生する熱分解蒸気
を上記内筒の外周面に接触させて還元し、熱分解油を軽
質化するようにした請求項１０又は１１記載の廃プラス
チックの油化方法
【請求項２０】１つの溶融・熱分解槽を用いて廃プラ
スチックを溶融しつつ脱塩化水素処理し、該廃プラスチ
ック溶融物を熱分解して油化するにあたり、槽本体内に内筒を設けて上記槽本体内を上記内筒内側の
溶融領域と内筒外下側の熱分解領域とに区画し、上記溶
融領域は上下方向に少なくとも３段の領域に区画し、少
なくとも上方２段の区画領域にて廃プラスチックを加熱
溶融するとともに、上方の区画領域から下方に区画領域
に向けて廃プラスチック溶融物の脱塩化水素を段階的に
進行させて廃プラスチック溶融物のショートパスを防止
し、上記最下段の区画領域の廃プラスチックの溶融物を熱分
解領域に送ってマイルド熱分解し、該マイルド熱分解によって生成された蒸気を蒸留して軽
質油を回収する一方、上記マイルド熱分解の生成物を槽底から取り出して触媒
層で接触分解させた後、蒸留して軽質油、中質油及び重
質油に分離するようにしたことを特徴とする廃プラスチ
ックの油化方法。