WO2014199436A1 - 廃油改質装置および廃油の改質方法 - Google Patents

廃油改質装置および廃油の改質方法 Download PDF

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將 ▲高▼野
政強 吉海
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Takano Sho
Yoshikai Seikyo
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    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Definitions

  • the present invention relates to a technology for refining and reforming waste oil (including plant and animal systems), and more particularly, not only waste glycerin produced as a by-product during the purification process of biodiesel fuel, but also a raw material for biodiesel fuel.
  • the present invention relates to a waste oil reforming apparatus and a waste oil reforming method capable of performing reforming treatment at low cost on certain waste cooking oil, palm oil, and oil and plant waste oil such as beef tallow and fish oil.
  • disposal of waste oil includes methods such as incineration, fertilization, recycling using dark oil fuel, biodiesel fuel and supercritical water.
  • incineration fertilization
  • recycling using dark oil fuel, biodiesel fuel and supercritical water.
  • the equipment cost required for manufacturing a device for recycling, etc. is low, the purchase cost of chemicals and fuels required for chemical reaction, the device There is a problem that the maintenance cost including the maintenance cost is high.
  • Patent Document 1 a distillate gas generated by thermally decomposing waste oil is condensed, and an oil component that is refined when oil-water separation is recovered as fuel oil, and a residue generated in a pyrolysis step Is recovered as a carbonized product, and a method for purifying waste oil is disclosed in which the oil to be treated and the heated carbide are agitated and contacted with stirring.
  • the gas thermally decomposed in the refinement can is forcibly sucked by a vacuum suction machine (ejector), and the distillate gas flows into the condenser through the gas reformer.
  • This vacuum suction machine forcibly sucks undecomposed gas from the thermal decomposition reaction tank by its suction action, so an exhaust gas pyrolysis device is required. Furthermore, it is necessary to take measures to prevent a flammable accident in a refined can caused by inhalation of outside air due to decompression, resulting in equipment costs.
  • the pyrolysis gas since the pyrolysis gas is forcibly pulled by the vacuum suction machine, it will be distilled to the undecomposed gas. Since this undecomposed gas is viscous, it adheres to the gas reforming device and causes clogging, so that maintenance work is required and costs are increased.
  • a waste oil reforming apparatus includes a pyrolysis reaction tank for pyrolyzing waste oil to generate pyrolysis gas, and a pyrolysis gas distillation pipe for passing the pyrolysis gas.
  • a waste oil reformer that has a gas-liquid separation means that cools the pyrolysis gas and separates the gas and the liquid, and recovers the reformed oil from the liquid separated by the gas-liquid separation means.
  • Distillation suppression means for suppressing the flow of the pyrolysis gas from the pyrolysis reaction tank to the gas-liquid separation means is provided.
  • This distillation suppression means can be realized by providing a plate-like member in the vicinity of the inlet of the pyrolysis gas distillation pipe attached to the upper part of the pyrolysis reaction tank.
  • this distilling suppression means a flow of pyrolysis gas from the pyrolysis gas distillation pipe to the pyrolysis reaction tank is generated, so that the gas can be re-decomposed and the pyrolysis reaction time can be adjusted. it can.
  • the pyrolysis gas distillation pipe has a structure having a part drawn upward from the upper part of the pyrolysis reaction tank, and a temperature control cooler is provided in the part.
  • a temperature control cooler is provided in the part.
  • the distillation of pyrolysis gas or undecomposed gas having a heavy specific gravity equivalent to heavy oil can be suppressed, and the quality of reformed oil equivalent to light oil can be improved.
  • “upper” is not limited to being directly above, but also includes an upper oblique direction. In short, it is sufficient that the temperature-controlled cooler is provided at a position higher than the inlet of the pyrolysis gas distillation pipe.
  • the waste oil reforming apparatus can be realized with a simple and good workability structure, so that the equipment cost and the maintenance cost can be reduced. Further, since it is not necessary to forcibly suck the pyrolysis gas, safety is improved.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a waste oil reforming apparatus according to an embodiment of the present invention. It is an enlarged view of the distillation suppression means of FIG. It is explanatory drawing of the distillation suppression means of FIG. It is another Example of the distillation suppression means of FIG. It is a block diagram of a residue taking-out nozzle (inclined type) and a stirrer.
  • FIG. 6A is an explanatory view of the residue removing operation
  • FIG. 6B is an external view of the protruding stopper and the bearing that are inserted into the residue removing nozzle (inclined type).
  • FIG. 6A is an explanatory view of the residue removing operation
  • FIG. 6B is an external view of the protruding stopper and the bearing that are inserted into the residue removing nozzle (inclined type).
  • FIG. 6A is an explanatory view of the residue removing operation
  • FIG. 6B is an external view of the protruding stopper and the bearing that are inserted into the residue
  • the input unit A includes a filter 15 for filtering the liquid material, a liquid material tank 16 for storing the filtered liquid material, a heater 17 provided in the liquid material tank 16 for reducing the viscosity by overheating the liquid material, A gear pump 18 and the like for sending the liquid raw material stored in the raw material tank 16 to the raw material inlet 9 of the thermal decomposition reaction control unit C are provided.
  • the charging section B has a catalyst 25 such as activated carbon to be added to the raw material.
  • the liquid material is filtered by the filter 15 of the charging unit A and stored in the liquid material tank 16.
  • a viscous raw material such as waste glycerin or waste edible oil is heated in the liquid raw material tank 16 by the heater 17 or the like to lower the viscosity.
  • the liquid raw material is sent from the liquid raw material tank 16 to the thermal decomposition reaction control unit C by the gear pump 18 or the like, and is input to the thermal decomposition reaction tank 1 from the raw material input port 9 of the thermal decomposition reaction control unit C.
  • the line heater 19 on the way to the thermal decomposition reaction control unit C, the cost of equipment such as the gear pump 18 can be reduced.
  • This stirrer 40 is driven by the motor 7.
  • the raw material is pyrolyzed by the amount of heat transferred into the pyrolysis reaction tank 1 by external heating.
  • the raw material is stirred by the stirring blade 8 of the stirrer 40, and the conduction of the heat amount to the raw material is promoted. .
  • thermal decomposition of the raw material is promoted.
  • the pyrolysis gas distilled through the pyrolysis gas distillation pipe 11 is cooled and condensed at a constant temperature (for example, approximately 0 ° C.) by the cooler 20, stored in the recovered oil tank 21, and separated into oil and water.
  • the bottom of the recovered oil tank 21 has a conical shape.
  • moisture and impurities are precipitated, so it is necessary to open the drain valve 22 and discharge it in a timely manner.
  • FIG. 2 shows a state in which a baffle plate (distillation suppression means) 14 is attached.
  • a baffle plate distillation suppression means
  • FIG. 2 components other than the pyrolysis gas distillation pipe 11, the baffle plate 14, the filler 13, and the cooler 12 are illustrated in a simplified manner.
  • the baffle plate 14 has one end fixed to the pyrolysis gas distillation pipe 11 and the other end attached in a state of facing downward from the horizontal state (angle ⁇ > 90 degrees shown in FIG. 3).
  • the size of the baffle plate 14 is determined by the balance between the reaction time and the quality of the reformed oil.
  • the modified oil could be burned without any trouble in diesel car fuel, commercially available kerosene burner or heavy oil burner.

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Abstract

　熱分解ガスを発生させる熱分解反応槽と、前記熱分解ガスを通す熱分解ガス留出管を介して繋がり、前記熱分解ガスを冷却して気体と液体とを分離する気液分離手段とを有し、前記気液分離手段によって分離された液体から改質油を回収する廃油改質装置において、前記熱分解反応槽から前記気液分離手段への前記熱分解ガスの流出を抑制する板状部材を熱分解ガス留出管の近傍または熱分解ガス留出管内に備えることによって、良質の改質油を容易かつ低コストで回収する。

Description

廃油改質装置および廃油の改質方法
　本発明は、廃油（植物系、動物系を含む。）を精製・改質する技術に係り、特に、バイオディーゼル燃料の精製過程に副生産される廃グリセリンのみならず、バイオディーゼル燃料の原料である廃食油、パーム油、処分に手間の掛かる油滓や牛脂・魚油等の動植物性廃油に対しても安価に改質処理を行うことのできる廃油改質装置および廃油の改質方法に関する。
　従来、廃油の処分は、焼却や肥料化、ダーク油燃料、バイオディーゼル燃料や超臨界水を活用した再資源化等の方法がある。しかしながら、再資源化しても、その利用価値が低い場合や再資源化のための装置の製造等に要する設備費用が高額であるという問題や、化学反応に要する薬剤や燃料の購入費用、前記装置のメンテナンス費用を含む維持費用が高額であるという問題がある。
　たとえば、特許文献１では、廃油を熱分解することによって生成した留出ガスを凝縮して、油水分離する際に精製せれる油成分を燃料油として回収すると共に、熱分解工程で生成する残留物を炭素化物として回収し、さらに被処理油と熱せられた炭化物とを撹拌接触させながら熱分解処理を行うという廃油の精製方法が開示されている。
特開２０１１－２３６３９０号公報
　この特許文献１では、精製缶内で熱分解されたガスは、減圧吸引機（エジェクタ）により強制的に吸引され、留出ガスはガス改質装置を通って凝縮装置内に流入するという構成になっている
　この減圧吸引機は、その吸引作用により、熱分解反応槽から未分解のガスも強制的に吸引することになるので、排ガス熱分解装置が必要になる。さらに、減圧による外気の吸入に起因する精製缶での引火事故を防止するための対策も必要になり設備費用がかかる。
　また、減圧吸引機により熱分解ガスが強制的に引っ張られるので、未分解のガスまで留出することになる。この未分解ガスは、粘性があるためガス改質装置に付着して目詰まりの不具合を生じるので、メンテナンス作業が必要になりコストがかかる。
　この他、精製缶内の強い粘性を有する残渣（炭素化物）を如何に効率よく取り出すかという問題もある。
　本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、上記の減圧吸引機や排ガス熱分解装置等の設備を不要とし、装置を簡易で作業性の良い構造にすることにより設備費用や維持費用を抑え、良質の改質油を安価に回収することのできる廃油改質装置および廃油改質方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係る廃油改質装置は、廃油を熱分解処理して、熱分解ガスを発生させる熱分解反応槽と、前記熱分解ガスを通す熱分解ガス留出管を介して繋がり、前記熱分解ガスを冷却して気体と液体とを分離する気液分離手段とを有し、前記気液分離手段によって分離された液体から改質油を回収する廃油改質装置であって、
　前記熱分解反応槽から前記気液分離手段への前記熱分解ガスの流れを抑制する留出抑制手段を備えたことを特徴とする。
　この留出抑制手段は、板状部材を前記熱分解反応槽上部に取り付けられた前記熱分解ガス留出管の流入口近傍に設けることによって実現することができる。
　この留出抑制手段によって、前記熱分解ガス留出管から前記熱分解反応槽へ向かう熱分解ガスの流れが生じるので、これによりガスの再分解が可能となり、熱分解反応時間を調整することができる。
　熱分解ガス留出管は、熱分解反応槽上部から上方に引き出された部位を有する構造とし、当該部位に温度制御冷却器を備えるようにするのが好ましい。これにより、たとえば重油相当の比重の重い熱分解ガスや未分解ガスの留出を抑制し、軽油相当の改質油の品質を高めることができる。なお、「上方」とは真上に限らず、斜め上方も含む趣旨である。要は、熱分解ガス留出管の流入口よりも高い位置に温度制御冷却器が備えられていれば良い。
　また、本発明に係る廃油改質装置は、前記熱分解反応槽の底部は漏斗状に形成され、該底部の最下部に残渣を取り出すための孔の空いた残渣取り出しノズルと、当該残渣取り出しノズルに挿嵌される突起状の栓を備えたことを特徴とする。これにより、残渣取り出しノズル内に残渣が溜まることを防止することができる。
　好ましくは、この突起状の栓に撹拌機の軸受け部を設けるのが良い。これにより、残渣取り出し口付近での残渣の固着を防ぐことができ、熱分解反応槽内から残渣を取り出し易くなる。また、軸受け部は磨耗するので、栓を抜いたときに軸受け部をメンテナンスすることができ作業効率が向上する。
　本発明に係る廃油改質方法は、上記廃油改質装置を用いて、改質油を回収する廃油改質方法であって、前記熱分解反応槽を温度３００℃～４００℃で運転すると共に、前記熱分解ガス留出管の温度を前記熱分解反応槽の温度よりも５０℃～１００℃低い温度で運転することを特徴とする。
　この温度範囲で運転することにより、熱分解反応槽と気液分離手段とを繋ぐ熱分解ガス留出管の両端に僅かな圧力差が生じ、熱分解反応槽から熱分解ガス留出管を通って気液分離手段へ向かう熱分解ガスの自然な流れを生じさせることが可能となる。
　以上の如く、本発明によれば、廃油改質装置を簡易で作業性の良い構造で実現できるので設備費用や維持費用を削減することができる。また、強制的に熱分解ガスを吸引する必要がないので安全性が向上する。
本発明の実施の形態による廃油改質装置の構成図である。 図１の留出抑制手段の拡大図である。 図１の留出抑制手段の説明図である。 図２の留出抑制手段の他の実施例である。 残渣取り出しノズル（傾斜型）および撹拌機の構成図である。 図６（ａ）は、残渣取り出し作業の説明図、図６（ｂ）は、残渣取り出しノズル（傾斜型）に挿嵌される突起状の栓と軸受けの外形図である。 残渣取り出しノズル（垂直型）および撹拌機の構成図である。 図８（ａ）は、残渣取り出し作業の説明図、図８（ｂ）は、残渣取り出しノズル（垂直型）に挿嵌される突起状の栓と軸受けの外形図である。 本発明の他の実施の形態による並列運転の説明図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
　図１において、本実施の形態による廃油改質装置１００は、概略的には、液体燃料の投入部Ａ、粘度の高い油滓及び個体燃料の投入部Ｂ、熱分解反応制御部Ｃ、冷却・気液分離部Ｄ、可燃性ガス処理部Ｅを備え、高純度の熱分解油を回収する。
　投入部Ａは、液体原料を濾過するフイルター１５、濾過された液体原料を貯留する液体原料タンク１６、液体原料タンク１６内に備えられ液体原料を過熱して粘性を低下させるためのヒーター１７、液体原料タンク１６に貯留されている液体原料を熱分解反応制御部Ｃの原料投入口９へ送るギヤーポンプ１８等を有している。また、投入部Ｂは、原料に添加するための活性炭等の触媒２５を有している。
　熱分解反応制御部Ｃは、熱分解反応槽１を加熱するための加熱バーナー３、ガスバーナー３１及び加熱炉２を有している。熱分解反応槽１は、加熱炉２内に竪型に設置され、内部には底面の原材料を撹拌する撹拌機４０を備えている。撹拌機４０は、原料を撹拌するための撹拌羽根８、撹拌羽根８を回すためのモータ７、および撹拌羽根８とモータ７を繋ぐ撹拌軸６から構成されている。
　熱分解反応槽１の底部には残渣取り出しノズル４が設けられている。また、熱分解反応槽１の上部には、熱分解ガス留出管１１が取り付けられており、熱分解ガスがこの留出管１１を通って、冷却・気液分離部Ｄの冷却器２０に送られる。熱分解ガス留出管１１は、その内側流入口付近に熱分解ガスの留出を抑制する邪魔板１４が取り付けられ、その上方には活性炭等の触媒を貼り付けたハニカムチューブ等の充填材１３が充填されている。また、充填材１３の上方には熱分解ガス留出管１１を所定温度に冷却するための温度制御冷却器１２が設けられている。
　冷却・気液分離部Ｄは、従来技術により構成されるが、熱分解ガス留出管１１を通過して留出した熱分解ガスを冷却凝縮する冷却器２０、冷却器２０で液化された液体を貯留する回収油タンク２１、回収油タンク２１の上部配管からオーバーフローした液体を貯留する改質油タンク２３、改質油タンク２３に貯留されている改質油を熱分解反応制御部Ｃの加熱バーナー３へ送る燃料ポンプ２４、および冷却器２０で液化されなかったガスを貯めるガスホルダー２７を有している。
　また、可燃性ガス処理部Ｅは、逆火防止装置２８、ガスホルダー２７の可燃性ガスを圧縮するコンプレッサー２９、圧縮された可燃性ガスを貯留するガスボンベ３０を有している。
次に、廃油改質処理の概略手順を説明する。
（原料投入工程）
　液体原料は投入部Ａから、固体物原料又は油滓等の粘性のある原料は投入部Ｂから、それぞれ熱分解反応制御部Ｃの投入口を介して熱分解反応槽１へ投入される。
　より具体的には、液体原料は、投入部Ａのフイルター１５で濾過されて、液体原料タンク１６に蓄えられる。このとき、廃グリセリンや廃食油のような粘性のある原料は、液体原料タンク１６内で、ヒーター１７等で加熱して、粘性を低下する。
　そして、液体原料は、ギヤーポンプ１８等によって、液体原料タンク１６から熱分解反応制御部Ｃへ送られ、熱分解反応制御部Ｃの原料投入口９から熱分解反応槽１へ投入される。このとき、熱分解反応制御部Ｃに至る途中にラインヒーター１９を設置することにより、ギヤーポンプ１８等の設備の低価格化を図ることができる。
　一方、油脂は触媒２５を介して投入される。含水率の高い原料や熱分解が進みにくい原料に対しては、触媒として活性炭等を数パーセント添加することにより、熱分解反応を増進することができる。
　牛脂のような固形物や油滓のように粘性が高いものは、投入が困難な場合がある。このような物質は、投入口９のハッチから、手動で投入され、バッチ運転するようにしても良い。機械的な投入方法としては、牛脂の様な固形物であれば、二重フラップダンパー方式を用いた投入方法がある（たとえば特開２００８－２６０６４７号公報参照）。この投入方式を用いれば、半自動運転が可能になる。また、油滓の様な粘性の高いものは、モーノポンプでの輸送方法がある（たとえば特開２０００－０７０７４４号公報参照）。
（熱分解処理工程）
　加熱バーナー３およびガスバーナー３１によって加熱炉２を加熱し、投入された原料を撹拌機４０で撹拌しながら熱分解反応槽１を所定の温度まで上昇させる。具体的には、加熱バーナー３によって、熱せられた空気及び燃焼排ガスは、遮蔽板１０で蛇行しながら、熱分解反応槽１を加熱し、排出ダクト２６より大気放出される。なお、熱分解反応槽１は熱伝導性の良い材料で構築し、加熱炉２の構築には保温効果のある炉材を用いて、熱量を蓄える効果を持たせるようにするのが好ましい。
　廃油の熱分解反応は、外部加熱による間接的熱分解反応によって起こるが、本実施の形態では、廃油への熱の伝導を向上させるため、撹拌機能を用いて実施する。
　この撹拌機４０はモータ７によって駆動される。原材料は、外部加熱により熱分解反応槽１内に伝達された熱量によって熱分解が行われるが、このとき、原材料は撹拌機４０の撹拌羽根８によって撹拌され、原材料への熱量の伝導が促される。その結果、原材料の熱分解が促進される。
　熱分解反応槽１内の加熱温度は、廃油の種類によっても異なるが、３００℃～４００℃の範囲が適している。このとき、温度制御冷却器１２の設定温度は２５０℃～３５０℃、すなわち、熱分解反応槽１の温度よりも５０℃～１００℃低い温度に設定しておくのが良い。これにより、熱分解反応槽１では、熱分解ガス留出管１１を介して繋がる冷却器２０側よりも水柱１００ｍｍ程度の僅かに高い圧力差をもって熱分解反応が進行する。この結果、熱分解反応槽１から冷却器２０への熱分解ガスの自然な流れが生じる。
　本実施の形態では、低圧の圧力差ながら熱分解反応制御部Ｃから冷却・気液分離部Ｄへの自然な流れを実現できるので、特許文献１のように、減圧吸引機により、強制的に熱分解ガスを吸引して排出する必要はない。このため、外気が吸されることによる熱分解反応槽１内の引火事故を防止することができる。また、特許文献１のように、充填したガス改質装置を通過させて留質ガスとセラミック材やゼオライト材とを接触分解することなく、高品質の油を回収することができる。
　なお、本実施の形態において、オイルバーナーやガスバーナーによる間接加熱を燃焼空気によるジャケット加熱とすることもできる。また、外部加熱としては、熱風発生炉を外部に設け、加熱炉２に熱風を送って加熱することも可能である。いずれの場合も、後述するように、加熱燃料は当該装置１００の廃油熱分解改質油で自家消費される。
（冷却・気液分離工程）
　熱分解ガス留出管１１を通過して留出した熱分解ガスは、冷却器２０で一定温度（たとえば略零℃）で冷却・凝縮され、回収油タンク２１に貯留され、油水分離される。
　冷却器２０で液化されなかった可燃性ガスは、ガスホルダー２７に一端貯めて、可燃性ガスの成分を均一化する。その後、可燃性ガスは、逆火防止装置２８を経由して、コンプレッサー２９で圧縮され、ガスボンベ３０に貯留される。この可燃性ガスは、加熱炉２のガスバーナー３１の補助燃料とすることにより、熱分解反応の熱源として活用することができる。
　一方、回収油タンク２１の上部配管からオーバーフローした液体は改質油として改質油タンク２３に貯留される。これにより、軽油相当（比重が軽油の範囲にある改質油）の改質油を得ることができる。改質油は、ディーゼル車の燃料として利用される。また、改質油の一部は、燃料ポンプ２４によって熱分解反応制御部Ｃに送られ、加熱バーナー３の燃料として自家消費される。
　なお、回収油タンク２１の底部は円錐型をなしている。回収油タンク２１では、水分や不純物が沈殿するので、適時ドレンバルブ２２を開けて排出する必要がある。
（残渣除去工程）
　熱分解反応槽１に溜まったカーボンや炭化物を含む残渣は、熱分解反応槽１の底部に設けられた残渣取り出しノズル４から排出される。
　残渣取り出しノズル４の内部には、ノズルの内径に合わせた突起形状の栓５が挿入されているため、残渣取り出しノズル４内に残渣が溜まって固着することを防止することができる。熱分解反応後の残渣は、熱分解反応制御部Ｃ外に取り出され、固形燃料化される。また、残渣を焼成することにより、触媒を賦活させて再利用することもできる。
　なお、速やかな熱分解反応を実現するためには、熱分解反応槽１をクリーンな状態に維持することが重要である。このためには、メンテナンス時において、残渣の掻きだしと共に、こまめにスケールを落とす作業を行う必要がある。
　概略的には、本発明の実施の形態による廃油改質装置１００の構成および作用は、上述したとおりであるが、本実施の形態による第１の特徴的な構成は、熱分解ガス留出管１１の熱分解ガス流入口付近に、熱分解ガスの流れに対する抵抗の役割を果たす邪魔板（留出抑制手段）１４とその上部に熱分解ガス留出管１１内の熱分解ガスを所定温度に冷やすための温度制御冷却器１２を設けたことである。好ましくは、熱分解ガス留出管１１を熱分解反応槽１上部から上方に引き出した部位を有する構造とし、温度制御冷却器１２を当該部位に設けるのが良い。すなわち、熱分解ガス留出管１１の流入口の上方に温度制御冷却器１２を設けることにより、後述する重質油の振るい落としを効果的に実現することができる。
　図２に邪魔板（留出抑制手段）１４を取り付けた状態を示す。なお、図２では、熱分解ガス留出管１１、邪魔板１４、充填材１３、冷却器１２以外の構成要素については簡略化して記載している。この図において、邪魔板１４は、熱分解ガス留出管１１に一端が固定され、他端は水平状態よりも下向き（図３に示す角度θ＞９０度）の状態で取り付けられている。
　邪魔板１４のサイズを大きくすると、改質油の質は高まるが、反応時間は遅くなる。サイズを小さくすると、改質油の質は低下するが、反応時間は速くなる。邪魔板１４のサイズは、この反応時間と改質油の質との兼ね合いで決められる。
　この構成において、廃油の熱分解反応が始まると、ランダムに熱分解が進行するが、邪魔板１４，充填材１３，冷却器１２を通過する間に、熱分解ガスは選別され、目的の油の熱分解ガスが熱分解ガス留出管１１を通って、熱分解反応制御部Ｃ外に取り出される。重質分の油は、熱分解反応槽１に戻され、再度熱分解を繰り返す。
　以下、図３を用いて、熱分解処理工程における邪魔板１４，充填材１３，温度制御冷却器１２の配置と作用を詳細に説明する。
　図３において、熱分解ガスは、邪魔板１４に当たり、迂回しながら上昇する。これにより、第一段階の重質油のふるい落としが行われる。つまり、図３に示すように、重質油は、邪魔板１４で跳ね返されて再び熱分解反応槽１の方へ戻される。
　邪魔板１４を通過した熱分解ガスは、次にハニカムチューブ等で形成される充填材１３を通る過程で、充填材１３に付着された活性炭等の触媒と接触し、熱分解反応槽１の内部温度で熱分解されながら上昇する。
　その後、充填材１３を通過した熱分解ガスは、温度制御冷却器１２で冷却される。温度制御冷却器１２は、目的の油が回収できるように、温度制御される。改質油として軽油相当の油を回収する場合は、熱分解反応槽１を温度３００℃～４００℃で運転し、温度制御冷却器１２は、熱分解反応槽１の温度よりも５０℃～１００℃低い温度、すなわち２５０～３５０℃に温度設定するのが良い。これにより、最終的に、重質油が熱分解反応槽１へ振るい落とされることになる。
　以上の如く、本実施の形態による熱分解ガスの熱分解反応槽１からの留出制御は、熱分解反応制御部Ｃの上記温度管理と、熱分解ガス留出管１１付近での邪魔板１４や温度制御冷却器１２等による未分解ガスの留出抑制により、熱分解反応槽１での再度の熱分解を促す。この結果、高純度の熱分解ガスが、低圧ながら自然に熱分解ガス留出管１１を通って、熱分解反応槽１から冷却・気液分離部Ｄへ留出されるのである。
　次に、本実施の形態による第２の特徴的な構成は、熱分解反応槽１を底に残渣取り出しノズル４を設けた漏斗形状とし、この残渣取り出しノズル４の内径に合う突起状の栓５を挿入して、残渣取り出しノズル４の孔を塞ぐようにしたことである。これにより、残渣取り出しノズル４内に残渣が溜まることを防止することができる。
　さらに、図６（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、この突起状の栓５に撹拌機４０の軸受け４１を設けることによって、熱分解反応槽１の残渣取り出し口付近で残渣が固まることを防止することができ、残渣を掻き出し易くすることができる。また、軸受け４１は磨耗するので、栓５と共に取り出して容易にメンテナンスをすることができる。
　より具体的に説明すると、図６（ｂ）に示すように撹拌機４０の軸受け４１は、突起状の栓５の先端部に溶接されている。この軸受け４１を備えた栓５は、残渣取り出しノズル４の内径に合わせて嵌合するようにその外形が形成されている。
　突起状の栓５の先端部は、鉄製の部材が用いられ嵌合時に熱分解反応槽１の底面の一部を成すように滑らかな曲面に加工されている。栓５には、フランジ５２が設けられていて、図５に示すようにノズル４のフランジ４２と共にボルト締めされる構造になっている。突起状の栓５の先端部は、嵌合時に熱分解反応槽１の底面に開けたノズル孔を塞ぐため、残渣のノズル４内部への充満を防止する。
　メンテナンス時は栓５を外し、図６（ａ）に示すように掻き出し棒等を用いて、残渣を排出する。栓５のフランジ５２と残渣取り出しノズル４のフランジボルトを外して、栓５を取り外すと、残渣を掻き出し易い。栓５を取り外すと、残渣はほぼ自然落下する。補助的に掻き出すという作業なので作業性は大幅に向上する。
　図７は、残渣取り出しノズル４を垂直に設けた場合の概略構成図である。図８（ａ）は、掻き出し作業の状態を示し、図８（ｂ）は、掻き出し状態を示し、図８（ｂ）は、軸受け４１を栓５の先端に溶接によって取り付けた状態を示している。なお、突起状の栓５の軸受け取り付け面は、嵌合時に熱分解反応槽１の底部と一体となって、漏斗状の底部を形成する。残渣の排出効果は、図５の傾斜型と同様である。
（他の実施の形態）
　牛脂のような固形物や油滓、ゼリー状、ペースト状の原材料は固まり易く粘性があり、気温低下によっては、輸送ポンプのグレードアップ、配管を保温する必要があり、設備費とランニングコストが増大し、小規模の廃棄物処理装置としては実現が困難である。このような固体燃料や粘性のある材料は、原則としてバッチ運転とし、液体燃料は、バッチ運転、連続運転の両様を実情に合わせ採用するのがよい。
　このような場合、図９にその概念を示すように、図１の廃油改質装置１００を並列に設置した構成として、一方をバッチ運転専用とし、他方を実情に合わせてバッチ運転、連続運転で運用するのが実用的である。
　また、装置が並列して設置されていると、メンテナンスや残渣取り出し、修理や点検に便利である。処理能力の増加要求に対しても並列運転数を追加することで容易に解消できる。
　実施例として、表１に示す４種類の廃油５リットルを用いて改質油を精製し、再生量、残渣、改質油の比重について比較した。
　廃油の性質によって、加熱炉の温度を６００℃～７００℃、反応槽の温度を３００℃～４００℃の範囲で運転した。また、熱分解ガス留出管１１の温度が２５０℃～３５０℃以上に上昇しないように温度制御冷却器１２を制御した。
装置のサイズ，能力は以下の如くである。
　廃油改質装置１００の全体サイズ…Ｗ１０００ｍｍ×Ｌ１５００ｍｍ×Ｈ１８００ｍｍ
　熱分解反応槽１…φ３００ｍｍ×Ｌ１０００ｍｍ（容量 ７０Ｌ）
　撹拌機４０…Φ２８０ｍｍ×Ｌ１４００ｍｍ×０．７５w
　バーナー…８Ｌ／ｈ×７００００kcal／ｈ
　冷却器２０…Φ４００ｍｍ×Ｌ８００ｍｍ（１基）
　回収油タンク２１…Ｗ４００ｍｍ×Ｌ４００ｍｍ×Ｈ４００ｍｍ
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
注記１　各反応は、バッチ運転で実施した。
　　２　加熱炉２は、加熱バーナー３とガスバーナー３１で加熱し、６５０℃とした。

　　３　熱分解反応槽１は、常温から間接加熱し、３５０℃に昇温した。
　　４　反応時間は、加熱開始から終了まで９０分間とした。
　　５　廃グリセリンの含水率１０％
　　６　ソーダ油滓の含水率６０％
　上記廃油の改質方法によって、表１のとおり、高純度の油が回収された。また、副次的に可燃性ガスや可燃性の残渣を回収することができた。
　本実施例では、含水率１０％、含水率６０％での改質でも良好なデータを得られた。また、廃グリセリンのみならず廃食油・油滓・牛脂等の改質も可能であり、原料の粘性や固形物・含水率にとらわれない処理能力を有することを確認した。
　各廃液の高純度改質油は、比重・流動性も灯油に近い分析値を示した。また、改質油を－２０℃に冷凍した結果、流動性は保たれていることを確認した。しがって、改質油は寒冷地での実用に耐えることができる。
　改質された油をディーゼル車の燃料や市販の灯油バーナー、重油バーナーでの燃焼も支障なく燃焼することができた。
　なお、一定値以上の含水率を有する廃油を原料とすることによって熱分解反応が低下する場合は、触媒２５として活性炭を数パーセント添加することにより、熱分解速度を増進させることができる。熱分解反応槽１の残渣は可燃物を多く含むため、固めて固形燃料として利用できる。触媒を含む残渣については、焼成によって触媒が賦活され、再利用することができる。
　以上、本実施の形態によれば、廃油は、熱分解反応制御部での温度管理と、留出抑制手段によって熱分解反応槽での蒸発と熱分解を繰り返し、この結果、高純度の熱分解ガスの自然な留出を可能にする。この結果、特許文献１に記載されているような減圧吸引機やガス改質装置を設置する必要がないので、良質の熱分解ガスを安価かつ安全に回収することができる。
　また、残渣取り出しノズルの内径に合わせた突起状の栓を残渣取り出しノズルの孔に挿嵌することにより、残渣が、残渣取り出しノズル内に充満することを防止する。また、この残渣取り出しノズルを熱分解反応槽１の底の最下部に設けることにより、栓を外したときに、残渣は自然落下し、また掻きだし易く、作業性が向上する。
　また、加熱バーナーにより、加熱炉が温められると、加熱炉の保温効果により、加熱バーナーの断続的な運転のみで熱分解温度が保持されるので、燃料の消費量を抑えることができる。
　本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実現することができる。たとえば、邪魔板１４は、留出ガスの自然な流れを遮って、一部を熱分解反応槽の内部方向へ戻す流れを形成できれば良いので、図４に記載されているように、熱分解ガス留出管１１の流入口近傍に、流入口の一部を塞ぐように設けるようにしても良い。
１　　　熱分解反応槽
２　　　加熱炉
３　　　加熱バーナー
４　　　残渣取り出しノズル（残渣取り出し口）
５　　　突起物
６　　　撹拌軸
７　　　モータ
８　　　撹拌羽根
９　　　投入口
１０　　遮蔽板
１１　　熱分解ガス留出管
１２　　温度制御冷却器
１３　　充填材
１４　　邪魔板（留出抑制手段）
１５　　フイルター
１６　　液体原料タンク
１７　　ヒーター
１８　　ポンプ
１９　　ラインヒーター
２０　　冷却器
２１　　回収油タンク
２２　　ドレンバルブ
２３　　改質油タンク
２４　　燃料ポンプ
２５　　触媒
２６　　排気ダクト
２７　　ガスホルダー
２８　　逆火防止装置
２９　　コンプレッサー
３０　　ガスボンベ
３１　　ガスバーナー
４０　　撹拌機
４１　　軸受け
４２，５２　　フランジ
１００　廃油改質装置

Claims (7)

  1. 　廃油を熱分解処理して、熱分解ガスを発生させる熱分解反応槽と、前記熱分解ガスを通す熱分解ガス留出管を介して繋がり、前記熱分解ガスを冷却して気体と液体とを分離する気液分離手段とを有し、前記気液分離手段によって分離された液体から改質油を回収する廃油改質装置であって、
    　前記熱分解反応槽から前記気液分離手段への前記熱分解ガスの流れを抑制する留出抑制手段を備えたことを特徴とする廃油改質装置。
  2. 　前記留出抑制手段は、前記熱分解反応槽上部に取り付けられた前記熱分解ガス留出管の流入口近傍に設けられ、該熱分解ガス留出管への前記熱分解ガスの流入を制限する板状部材であることを特徴とする請求項１に記載の廃油改質装置。
  3. 　前記熱分解ガス留出管は、前記熱分解反応槽上部から上方に引き出された部位を有し、当該部位に前記熱分解ガス留出管を所定温度に冷やすための温度制御冷却器を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の廃油改質装置。
  4. 　前記熱分解反応槽の底部は漏斗状に形成され、該底部の最下部に残渣を取り出すための残渣取り出し孔と、当該残渣取り出し孔に挿嵌される突起状の栓を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の廃油改質装置。
  5. 　前記熱分解反応槽は内部に撹拌機が備えられ、前記栓には前記撹拌機の軸受け部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の廃油改質装置。
  6. 　請求項３の廃油改質装置を用いて、改質油を回収する廃油改質方法であって、前記熱分解反応槽を温度３００℃～４００℃で運転すると共に、前記熱分解ガス留出管の温度を前記熱分解反応槽の温度よりも５０℃～１００℃低い温度で運転することを特徴とする廃油改質方法。
  7. 　熱分解反応槽で廃油を熱分解処理して、熱分解ガスを発生させる熱分解反応工程と、前記熱分解ガスを通す熱分解ガス留出管を介して繋がる気液分離手段によって前記熱分解ガスを冷却して気体と液体とを分離する工程と、該液体から改質油を回収する工程と、を含む廃油改質方法であって、
    　前記熱分解反応工程において、前記熱分解ガス留出管から前記熱分解反応槽へ向かう熱分解ガスの流れを生じさせることにより、熱分解反応時間を調整することを特徴とする廃油改質方法。
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