JPH11217572A

JPH11217572A - プラスチックの油化装置

Info

Publication number: JPH11217572A
Application number: JP3537698A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Masui; 哲夫増井; Tsutomu Hamamoto; 勉濱本
Original assignee: KANKYO MASHINEKKUSU KIGYO KUMI; KANKYO MASHINEKKUSU KIGYO KUMIAI
Current assignee: KANKYO MASHINEKKUSU KIGYO KUMI; KANKYO MASHINEKKUSU KIGYO KUMIAI
Priority date: 1998-02-03
Filing date: 1998-02-03
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄プラスチックを高効率で分解油化して再
利用する。【解決手段】処理対象プラスチックＰは熱分解槽１に
投入され、この熱分解槽１に対して熱風発生炉３から供
給される熱風により加熱されかつ有機触媒タンク４から
供給される有機触媒によりプラスチックＰは熱分解しベ
ーパーとなる。ベーパーは固形触媒室５において接触分
解して、さらに低分子化されて改質され、凝縮器６にお
いて凝縮される。凝縮された分解油はタンク７に充填さ
れ適宜系外に出荷される共に、一部は燃料油タンク８に
充填され、ラインＬ８を介して前記熱風発生炉３に対し
て燃料として供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃棄されたプラスチ
ックの処理装置に係り、特にこのプラスチックを油化す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】家庭用や産業用として利用された各種プ
ラスチック製品の廃棄物は年々その量を増加させてお
り、廃棄プラスチックの処理は現在社会問題化している
のは周知のところである。特に最近では焼却処理におい
て塩化ビニル系統のプラスチックから生じるダイオキシ
ンはその高い毒性のため、特に強い関心を呼んでいる。

【０００３】廃棄プラスチックの焼却処理は上記ダイオ
キシンの問題も含め、そのまま焼却処理する場合には高
温による焼却炉の損傷等の問題も生じ、かつ排ガス設備
も大型複雑化することとなり、相当程度の熱回収が可能
であるとしても経済的な負担が増加する等処理方法とし
て大きな課題を抱えている。

【０００４】上記の点に鑑み、安全でしかも廃棄プラス
チック資源化することのできる手段として、廃棄プラス
チックを油化する技術が試みられている。即ち、プラス
チック類は何れもエチレン分子等を人工的に多数結合さ
せることにより合成された高分子化合物であるので、こ
の結合を逆に切断して低分子の炭化水素に戻せば、ガソ
リン、灯油、軽油、重油等の有用な油にすることができ
る。プラスチック油化技術としては熱分解法、接触分解
法、熱分解と接触分解併用法、水素分解法、水蒸気分解
法、酸化分解法等各種の方法が試験されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これら各油化方法のう
ち現在、熱分解法及び熱分解と接触分解の併用法に基づ
く装置が各種計画されかつ一部は試験操業を行ってい
る。これらの方法は装置内で製造した分解油を上記分解
法の熱源として利用できるなど、他の方法に比較して経
済的であることが、装置開発の大きな理由となってい
る。

【０００６】この様に、熱分解法または熱分解と接触分
解の併用法は他の方法よりも経済的かつ油化効率も高い
方法であると言える。しかしながらこの方法による油化
装置であっても現時点では未だ装置は複雑かつ大型であ
り、例えば小規模の自治体が運用するような小規模処理
施設として設置することは経済的に困難である。また塩
化ビニルに起因するダイオキシンの発生防止という観点
からも現在におけるこの種の油化装置は必ずしも十分な
ものではない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点に
鑑み構成したものであり、その基本的構成は熱分解と接
触分解併用法を発展させた装置であって、従来の固体触
媒の他、プラスチックの熱分解時に有機触媒を添加する
手段を設け、これら２段階の接触分解により効率的に接
触分解を行うよう構成することによって油化装置全体を
小型化し、かつ装置の熱源は基本的には全てこの分解油
で賄う加熱手段を設けることにより装置全体の運転の経
済性も向上させるよう構成したプラスチックの油化装置
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】処理対象のプラスチックはそのま
ま、或いは溶融槽において予め溶融された状態で分解槽
に供給される。供給されたプラスチックは分解槽におい
て熱分解され、この際分解槽には液体の有機触媒が添加
され、分解槽において第１段の接触分解が行われる。分
解されガス化されたプラスチックベーパーは管路を経て
固定触媒に至り、ここで第２段の接触分解がおこなわ
れ、これら２段階の接触分解によりプラスチックは効果
的に分解される。

【０００９】分解されたベーパーは冷却手段において冷
却され油化される。この際、冷却温度を複数段に分け、
各冷却温度に対応して液化することより分留し、揮発性
の高低により軽油、灯油、ガソリン等に別けて回収する
するようにしてもよい。

【００１０】一方熱分解により回収された油の一部は加
熱槽や溶融槽の熱源としての熱風発生炉の燃料として利
用される。熱風発生炉の燃料は基本的には全て分解油で
賄われるため、系外から燃料を補給する必要はなく経済
的な構成となっている。

【００１１】また、プラスチックの溶融時、或いは熱分
解時において比較的低温域で塩化ビニル中のＨＣｌが気
化するため、この気化ガスを回収し例えば苛性ソーダ等
の中和材により中和し、無害化してから系外に排出す
る。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に
説明する。先ず図１は本発明の第１の実施例を示す。こ
の装置は回収した廃棄プラスチックを溶融することなく
そのまま熱分解槽に投入して油化する装置である。以下
装置の各構成をプラスチックの処理順序に対応させて説
明する。符号１は熱分解槽であって、この熱分解槽に対
して搬送機２で運ばれたプラスチックＰが投入される。
この構成ではプラスチックＰは熱分解槽に投入可能な量
に予めまとめられ、熱分解槽１に投入されるようになっ
ている。

【００１３】プラスチックＰの投入が完了したならば熱
分解槽１の蓋が閉められ熱分解可能な状態となる。この
状態で、後述する分解油を燃料とする熱風発生炉３から
管路Ｌ１を経て熱風が熱分解槽１に供給され、内部のプ
ラスチックＰを熱分解する。図２は各種プラスチックの
熱分解を状態を示している。即ち縦軸の重量減少量はプ
ラスチックが分解気化される状態を示し、重量減少量が
１００％においてプラスチックが完全に分解気化するこ
とを示している。また図中各種記号は以下に示すように
プラスチックの種類を示している。ＰＶＣ：塩化ビニル樹脂ＵＦ：ユリア樹脂ＵＲ：ポリウレタン樹脂ＰＦ：フェノール樹脂ＰＭＭＡ：メタアクリル樹脂ＰＳ：ポリスチレンＡＢＳ：ＡＢＳ樹脂ＰＰ：ポリプロピレンＰＥ：ポリエチレン

【００１４】本実施例の構成は、油化対象の処理プラス
チックＰに塩化ビニル樹脂ＰＶＣが含まれていない場合
に特に好適である。因みに塩化ビニル樹脂が含まれてい
る場合の処理に好適な装置の構成は後の実施例で説明す
る。

【００１５】熱分解槽１に対して熱風発生炉３から供給
される熱風により処理対象プラスチックＰはその槽内の
温度の上昇と共に熱分解される。但し処理対象プラスチ
ックＰはＮ₂雰囲気下に配置され、供給される熱風とは
直接接触することはない。この熱分解の際に有機触媒タ
ンク４から管路Ｌ２を経て当該熱分解槽１のプラスチッ
クに対して有機触媒が供給され、プラスチックＰの熱分
解を促進する。

【００１６】槽内のプラスチックは槽内温度の上昇と共
に、図２に示すように比較的低温で熱分解するものから
順に熱分解して気化する（なお、この気化したプラスチ
ックを以下「ベーパー」と称する）。分解対象プラスチ
ックＰが各種のプラスチックからなる場合には槽内温度
を徐々に上昇させることにより、その種類に対応して順
次ベーパーとなって管路Ｌ３を経て後続の固形触媒（無
機触媒）室５に流入し、最終的な分解が行われる。なお
この固形触媒室５に対しても前記管路Ｌ１を経て熱風が
供給され、プラスチックに対応した熱分解温度が確保さ
れるようになっている。

【００１７】上記熱分解過程で、プラスチックＰに付着
していた水分、塗料、或いは充填物残滓等から生じる非
利用気体は排ガス管路Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ及びＬ４を経て系
外に排出される。一方分解プラスチックのベーパーは管
路Ｌ５を経て凝縮器６に入り、冷却媒体である水Ｗによ
って冷却され、液化して分解油となり管路Ｌ６を経てオ
イルタンク７に至る。オイルタンク７内の分解油は必要
に応じて管路Ｌ７を経て系外に供給され利用される。

【００１８】符号８は燃料油タンクであって、前記オイ
ルタンク７の分解油の一部が供給充填され、この分解油
は管路Ｌ８を経て熱風発生炉３に対して燃料として供給
される。一方、凝縮器６においてベーパーと熱交換し昇
温した水Ｗ´は温水として適宜利用される。また凝縮器
６における凝縮過程においては常温で、気体のままの分
解ガスが発生する。この分解ガスはＬＰＧ相当の熱量を
有しているので本実施例ではこの分解ガスも燃料として
利用するよう構成されている。即ちオイルタンク７内か
ら管路Ｌ９ａを経てミストセパレータ９において液滴を
除去したのち、この熱分解ガスは管路Ｌ９ｂを経て前記
熱風発生炉３に供給され、分解油と共に当該熱分解炉３
の燃料として利用される。

【００１９】図３は第２の実施例を示す。この実施例で
は処理対象プラスチックＰに塩化ビニルが含まれている
場合の処理を有効に行うよう構成している。即ち、塩化
ビニルに含まれるＨＣｌは、分解処理温度が高温域の場
合にはダイオキシンの発生が懸念され、また生成された
分解油にＣｌ分が混入すると分解油の品質低下をもたら
し、かつ処理施設においては低温域では塩酸腐食を、高
温域では塩化鉄による腐食をもたらすためプラスチック
分解時に除去する必要がある。

【００２０】本実施例においては、処理対象プラスチッ
クＰは破砕機１５に投入され、所定の粒径に破砕された
後、コンベヤ１６により溶融槽１２に投入される。溶融
槽１２に投入されたプラスチックは、熱風炉３から供給
される熱風により溶融される。この場合、図２に示すよ
うに塩化ビニル（ＰＶＣ）を除くＰＦ、ＰＥ、ＰＰ等の
プラスチック自身のランダム分解、即ちＣ−Ｃの主鎖の
切断や重合反応（モノマー化）は３５０℃から４００℃
程度で急激に始まる。これに対してＰＶＣは２５０℃程
度から急速に熱分解が生じるため、前記プラスチックが
熱分解する前にＨＣｌを気化して抽出することが可能で
ある。

【００２１】このようにプラスチックの分解過程におい
て、先ず溶融槽１２からはＰＶＣ中のＨＣｌの殆どがラ
インＬ１０を介して抽出され、中和装置１０に供給され
る。この中和装置１０に対しては中和剤が供給され、Ｈ
Ｃｌは無害化されて系外に排出される。なお図示の構成
における中和剤は苛性ソーダＳを希釈水Ｗ１で希釈した
希釈液であり、中和剤タンク１１から供給されるこの希
釈液によりＨＣｌは塩化ナトリウム水溶液として系外に
排出される。

【００２２】溶融槽１２においてＨＣｌの殆ど全てが抽
出された溶融プラスチックは管路Ｌ１１を経て熱分解槽
１に供給される。熱分解槽１においては前記実施例１の
場合と同様に、管路Ｌ２を経て供給された有機触媒が添
加された状態で熱分解され、ベーパーは管路Ｌ３を経て
固形触媒室５に至る。またＨＣｌが残留する場合には抽
出されたＨＣｌはラインＬ１２を経て前記中和装置１０
に供給される。

【００２３】図４は第３の実施例を示す。この実施例に
おいて、前記ベーパーは固形触媒室５において触媒との
接触反応で改質、即ち軽質化された状態でラインＬ５を
経て矢印１７で示される分留装置に至る。この分留装置
１７に対しては冷却媒体である水Ｗが、凝縮対象である
ベーパーの流れと対向するように供給される。より具体
的には熱分解されたベーパーの流れに沿って上流側から
順に凝縮器１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄが配置さ
れ、これら各凝縮器に対してはベーパー流れの下流側の
凝縮器１７Ｄから順に水Ｗが上流の凝縮器１７Ａに向か
って流れるように配管されている。つまり上流の凝縮器
程冷却媒体の温度は上昇しており、このためベーパーと
して供給されている混合物中、上流の凝縮器程揮発性の
低いものが凝縮することになる。

【００２４】ここで、固形触媒室５おいて改質されたベ
ーパーは工業用ガソリン、灯油、軽油分の混合物となっ
ており、ナフサ相当の品質を有している。このため、上
流のの凝縮器１７Ａ、１７Ｂ等では凝縮される油分は軽
油に近く、１７Ｃでは灯油を中心としたものとなり、か
つ凝縮器１７Ｄではガソリンに近い油分を得ることがで
きる。なお、各凝縮器で分留された油分はそれぞれタン
ク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄに充填される。また
図示の構成では、分留した中では重質の軽油分を中心と
した油分をラインＬ８を介して熱風炉３の燃料として供
給する。また最終段の凝縮器１７Ｄにおいても凝縮しな
かったベーパーは前述のようにＬＰＧ相当のと熱量を有
するガスであるので、この分解ガスはガスタンク１９に
充填し適宜利用される。

【００２５】

【発明の効果】以上具体的に説明したように、本発明は
プラスチックの熱分解槽と、後続の固形触媒室の両方に
おいて触媒を用いてプラスチックの熱分解を行うため、
熱分解効率が高く、プラスチックの熱分解量に比較して
装置全体を小型に構成することが可能となる。

【００２６】また、熱分解段階において、ＰＶＣに起因
するＨＣｌを完全に除去でき、かつ除去したＨＣｌは無
害化して排出するため、公害発生の虞もなく、しかも熱
分解して回収されたれ油分は高品質なものとすることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すプラスチックの油
化装置の系統図である。

【図２】温度の変化に対する重量減少量の関係の測定結
果をプラスチックの種類毎に示すグラフである。

【図３】本発明の第２の実施例を示すプラスチックの油
化装置の系統部分図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示すプラスチックの油
化装置の系統部分図である。

【符号の説明】

１熱分解槽３熱風発生炉４有機触媒タンク５固形触媒室６凝縮器７オイルタンク８燃料油タンク１０中和装置１１中和剤タンク１２溶融槽１７分留器１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ（分留器の）凝縮器１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ分留油タンク１９ガスタンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄プラスチック等の処理対象プラスチ
ックを熱により分解油化する装置であって、プラスチッ
クまたは予め溶融した溶融プラスチックを充填しかつこ
れらのプラスチックを熱により分解する熱分解槽と、当
該熱分解槽を加熱する手段と、熱分解槽に触媒を供給す
る手段と、熱分解槽の下流に配置した固形触媒室と、固
形触媒室に後続する凝縮器とを有し、熱分解槽で分解ガ
ス化されたベーパーを凝縮器において凝縮油化するよう
構成したことを特徴とするプラスチックの油化装置。
【請求項２】熱分解槽を加熱する手段は熱風発生炉で
あって、当該熱風発生炉から供給される熱風により熱分
解槽を加熱し、かつ熱風発生炉に対しては分解油を供給
する配管が接続し、プラスチックの分解油が熱風発生炉
の燃料として供給されるよう構成したことを特徴とする
請求項１記載のプラスチックの油化装置。
【請求項３】熱分解槽は管路により溶融槽と接続さ
れ、溶融槽にはＨＣｌを抽出する管路が配置され、溶融
槽においては溶融された処理プラスチックからＨＣｌを
抽出し、かつＨＣｌが抽出された溶融プラスチックが熱
分解槽に供給されるよう構成したことを特徴とする請求
項１又は２記載のプラスチックの油化装置。
【請求項４】一端が溶融炉に接続するＨＣｌ抽出用の
管路の他端は中和装置に接続し、抽出されたＨＣｌはこ
の中和装置において中和、無害化されるよう構成したこ
とを特徴とする請求項３に記載のプラスチックの油化装
置。
【請求項５】固形触媒室の下流には分解油のベーパー
流れに沿って複数の凝縮器が配置され、凝縮器に流入す
る冷却媒体の温度を変化させることにより各凝縮器毎に
揮発性の異なる油分を凝縮して分留するよう構成したこ
とを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のプラス
チックの油化装置。
【請求項６】分解油のベーパー流れに沿って配置され
た前記複数の凝縮器に対して冷却媒体を供給する管路が
接続し、当該管路はベーパー流れの下流川の凝縮器から
順に上流の凝縮器に連接し、上流の凝縮器ほど冷却媒体
の温度が上昇するよう構成したことを特徴とする請求項
５記載のプラスチックの油化装置。
【請求項７】前記分留した油分を充填したタンクのう
ち少なくとも一つのタンクと熱風発生炉とを管路接続
し、当該タンク内の油分を熱風発生炉の燃料として用い
るよう構成したことを特徴とする請求項１乃至６の何れ
かに記載のプラスチックの油化装置。
【請求項８】凝縮器とガスタンクとを管路接続し、分
解油ベーパーの凝縮過程において凝縮しなかった分解ガ
スを当該ガスタンクに充填するよう構成したことを特徴
とする請求項１乃至７の何れかに記載のプラスチックの
油化装置。