(57)【要約】【課題】原料及び触媒に対する熱効率の向上と熱分解反応の均質化が図れるようにする。【解決手段】分解蒸発槽６を上位撹拌部１６Ａと中位撹拌部１６Ｂと下位撹拌部１６Ｃとに区画し、上位撹拌部では、分解蒸発槽へ投入された原料を中央へ寄せながら撹拌して中位撹拌部へ落下させ、中位撹拌部では、原料を周縁へ寄せながら撹拌して下位撹拌部へ落下させ、下位撹拌部では、原料を中央へ寄せながら回送して撹拌し、残渣を中央から槽外へ排出する。【選択図】図１
2020050853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の廃プラスチックに触媒を混合して加熱することで熱分解する分解蒸発槽を上段撹拌部と中断撹拌部と下段撹拌部とに区画し、上段撹拌部では、分解蒸発槽へ投入された原料を中央へ寄せながら撹拌して中断撹拌部へ落下させ、中断撹拌部では、原料を周縁へ寄せながら撹拌して下段撹拌部へ落下させ、下段撹拌部では、原料を中央へ寄せながら回送して撹拌し、残渣を中央から槽外へ排出することを特徴とする廃プラスチック熱分解方法。
【請求項２】
前記上段撹拌部の撹拌機と前記中断撹拌部の撹拌機と前記下段撹拌部の撹拌機とを同軸回転させることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチック熱分解方法。
【請求項３】
前記上段撹拌部の撹拌機は、原料を上段ターンテーブル上に載せ、この上段ターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を中央へ移送しながら撹拌し、前記中段撹拌部の撹拌機は、原料を中段ターンテーブル上に載せ、この中段ターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を周縁へ寄せながら撹拌し、前記下段撹拌部の撹拌機は、前記分解蒸発槽の底部上で原料を寄せながら回送して撹拌することを特徴とする請求項２記載の廃プラスチック熱分解方法。
【請求項４】
原料の廃プラスチックに触媒を混合して加熱することで熱分解する分解蒸発槽を上段撹拌部と中断撹拌部と下段撹拌部とに区画し、上段撹拌部には、投入された原料を上段ターンテーブル上に載せ、この上段ターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を中央へ寄せながら撹拌して前記中断撹拌部へ落下させる撹拌機を設け、中段撹拌部には、落下してきた原料を中段ターンテーブル上に載せ、この中段ターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を周縁へ寄せながら撹拌して前記下段断撹拌部へ落下させる撹拌機を設け、下段撹拌部には、落下してきた原料を前記分解蒸発槽の底部上で中央へ寄せながら回送して撹拌する撹拌機を設け、これら三段の撹拌機を同軸回転させることを特徴とする廃プラスチック熱分解装置。
【請求項５】
前記分解蒸発槽内に投入された原料が前記上段撹拌部の前記撹拌部材付近に堆積するのを防止するため、上段撹拌部の前記上段ターンテーブルと同時回転するスクレーパーを設けたことを特徴とする請求項４記載の廃プラスチック熱分解装置。
【請求項６】
前記下段撹拌部の撹拌機で前記分解蒸発槽の底部中央に収斂されてくる残渣を槽外へ排出する残渣排出スクリュウを備えたことを特徴とする請求項４又は５記載の廃プラスチック熱分解装置。
【請求項７】
前記請求項４ないし６のいずれかに記載の廃プラスチック熱分解装置において、その前記分解蒸発槽へ原料の廃プラスチックをロータリーバルブにて投入する廃プラスチック投入装置と、前記ロータリーバルブの排出口の下方であって、そのローターの回転方向の下流側から、ローターの羽根板の間のポケットに気体噴入する気体噴入手段とを設けたことを特徴とする廃プラスチック熱分解装置。
【請求項８】
前記ロータリーバルブからの原料に触媒を混入させる触媒供給装置を備えたことを特徴とする請求項７記載の廃プラスチック熱分解装置。
【請求項９】
前記請求項４ないし８のいずれかに記載の廃プラスチック熱分解装置と、その前記分解蒸発槽から蒸発して来た分解ガスにアルカリ液を噴霧するアルカリスプレー装置とを備えたことを特徴とする廃プラスチック油化システム。
【請求項１０】
前記アルカリスプレー装置は、中和槽内を、前記分解ガスが下向きに流れる上流室と上向きに流れる下流室とに分け、これら上流室と下流室との両方に噴霧ノズルからアルカリ液を噴霧する構成である請求項９記載の廃プラスチック油化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、原料である廃プラスチックを熱分解する廃プラスチック熱分解方法及び装置と、熱分解した分解ガスを油化する廃プラスチック油化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  本発明者は、粉砕された廃プラスチックを熱分解する廃プラスチック熱分解装置、及びそれによる分解ガスを油化する廃プラスチック油化システムとして、特許文献１記載のものを提供している。
これに記載の廃プラスチック熱分解装置では、触媒と混合した原料を撹拌しながら分解蒸発槽内の周壁近くで底壁上へと送り込む投入用撹拌機と、これにて投入された原料と触媒とを分解蒸留槽の底部上で撹拌する分解用撹拌機とを備え、この分解用撹拌機による撹拌は、その第１の撹拌部により分解蒸発槽内の周壁に沿って底部上で撹拌し、第２の撹拌部では、中央の残渣排出口へ寄って行くように底部上を撹拌するようにしている。
また、投入用撹拌機の前段で原料を投入する原料投入装置には、定量ずつ連続投入するためにロータリーバルブを使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７５２９４号公報
【特許文献２】特許第３４３５３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  特許文献１の廃プラスチック熱分解装置では、分解蒸発槽の底部ばかりでなく、なるべく熱伝導面積を広くしようとの意図から、周壁にも原料及び触媒を接触させるために、分解用撹拌機の第１撹拌部により原料及び触媒を周壁に沿って撹拌するようにしているが、それによる熱伝導面積の拡張は、原料及び触媒が重力によりどうしても落ちてくるので、想定したほどには効果をあげられなかった。
特許文献１の廃プラスチック熱分解装置では、ロータリーバルブは、粉砕された廃プラスチックを一時的に貯溜する原料投入ポッパと、廃プラスチック熱分解装置の分解蒸発槽との間に配管接続して配置されている。
ロータリーバルブは、放射状の羽根板を有するローターがケーシング内を回転することにより、ケーシングの入口から羽根板同士の間のポケットに入り込んだ原料をケーシングの排出口へと回送するので、密閉性構造の輸送手段ではある。
しかし、分解蒸発槽内で廃プラスチックを高温溶解することにより生じた蒸発ガスは、熱風となってロータリーバルブを通り抜け原料投入ポッパまで逆流して来る。そのため、冷えたところで結露して液化し、そこに粉砕されている廃プラスチックが付着し（特に、比重の軽い発泡スチロールは顕著）、これが連続すると配管やロータリーバルブのポケットを閉塞し、定量投入できなくなる恐れがあった。【０００５】  ところで、廃プラスチックには、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチロール（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などが混在している。そのうち、酸性分を含むもの、特に廃棄量の比率が増える傾向にあるＰＥＴはテレフタール酸を含み、ＰＶＣは塩素系プラスチックであるため、上記のような廃プラスチック油化システムにおける配管や機器などを腐食ないし閉塞させる問題がある。また、分解ガスに含まれるタール分や熱分解処理過程で混入する触媒成分も同じような問題がある。【０００６】  特許文献２に記載の技術では、廃プラスチックの熱分解で生じるガス中の酸性分（ＰＥＴの場合は安息香酸、ＰＶＣの場合は塩化水素）による腐食を防止するために、粉砕した廃プラスチックに対して熱分解処理以前に消石灰や生石灰などのアルカリ性物質を添加している。しかし、アルカリ性物質添加を事前に行うことから、加熱脱塩素装置内で脱塩素処理をしてから熱分解処理をする必要があり、また廃プラスチック中のＰＥＴおよびＰＶＣの含有量に応じてアルカリ性物質の添加量を調整する必要もある。【０００７】  本発明の第１の目的は、分解蒸発槽に投入された原料及び触媒を接触させて加熱するに当たり、その接触による熱伝導面積を分解蒸発槽内の空間を有効利用して広範囲に確保できるとともに、原料及び触媒を、投入から排出するまでの間に可及的長時間にわたり均等な加熱環境で加熱できるようすることで、原料及び触媒に対する熱効率の向上と熱分解反応の均質化が図れるようにすることにある。
第２の目的は、原料投入するに当たり、ロータリーバルブでの原料送りの支障を単純な構造でありながら効果的に防止できるようにすることにある。
第３の目的は、熱分解で生じた分解ガスに含まれるテレフタール酸や塩化水素などの酸性分を簡単に中和できるとともに、分解ガスに含まれるタール分や触媒成分も同時に分離できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  第１の目的を達成のため本発明による廃プラスチック熱分解方法は、原料の廃プラスチックに触媒を混合して加熱することで熱分解する分解蒸発槽を上段撹拌部と中断撹拌部と下段撹拌部とに区画し、上段撹拌部では、分解蒸発槽へ投入された原料を中央へ寄せながら撹拌して中断撹拌部へ落下させ、中断撹拌部では、原料を周縁へ寄せながら撹拌して下段撹拌部へ落下させ、下段撹拌部では、原料を中央へ寄せながら回送して撹拌し、残渣を中央から槽外へ排出することを特徴とする。
これを主要形態とした第２の形態の方法は、前記上段撹拌部の撹拌機と前記中断撹拌部の撹拌機と前記下段撹拌部の撹拌機とを同軸回転させることを特徴とする。
第３の形態の方法は、前記上段撹拌部の撹拌機は、原料を上段ターンテーブル上に載せ、この上段ターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を中央へ寄せながら撹拌し、前記中段撹拌部の撹拌機は、原料を中段ターンテーブル上に載せ、この中段ターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を周縁へ寄せながら撹拌し、前記下段撹拌部の撹拌機は、前記分解蒸発槽の底部上で原料を中央へ寄せながら回送して撹拌することを特徴とする。【０００９】  このような方法を実施する本発明による廃プラスチック熱分解装置は、原料の廃プラスチックに触媒を混合して加熱することで熱分解する分解蒸発槽を上段撹拌部と中断撹拌部と下段撹拌部とに区画し、上段撹拌部には、投入された原料を上段ターンテーブル上に載せ、この上段ターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を中央へ寄せながら撹拌して前記中断撹拌部へ落下させる撹拌機を設け、中段撹拌部には、落下してきた原料を中段ターンテーブル上に載せ、この中段ターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を周縁へ寄せながら撹拌して前記下段断撹拌部へ落下させる撹拌機を設け、下段撹拌部には、落下してきた原料を前記分解蒸発槽の底部上で中央へ寄せながら回送して撹拌する撹拌機を設け、これら三段の撹拌機を同軸回転させることを特徴とする。
これを主要構成とする第２の形態の廃プラスチック熱分解装置は、前記分解蒸発槽内に投入された原料が前記上段撹拌部の前記撹拌部材付近に堆積するのを防止するため、上段撹拌部の前記上段ターンテーブルと同時回転するスクレーパーを設けたことを特徴とする。
第３の形態の廃プラスチック熱分解装置は、前記下段撹拌部の撹拌機で前記分解蒸発槽の底部中央に収斂されてくる残渣を槽外へ排出する残渣排出スクリュウを備えたことを特徴とする。【００１０】  第２の目的達成を意図した本発明による廃プラスチック熱分解装置は、前記分解蒸発槽へ原料の廃プラスチックをロータリーバルブにて投入する廃プラスチック投入装置と、前記ロータリーバルブの排出口の下方であって、そのローターの回転方向の下流側から、ローターの羽根板の間のポケットに気体噴入する気体噴入手段とを設ける。
これを主要構成とした第２の形態の廃プラスチック熱分解装置は、前記ロータリーバルブからの原料に触媒を混入させる触媒供給装置を備える。【００１１】  第３の目的達成を意図した本発明による廃プラスチック油化システムは、前記廃プラスチック熱分解装置の他に、その分解蒸発槽から蒸発して来た分解ガスにアルカリ液を噴霧するアルカリスプレー装置を備えたことを特徴とする。
これを主要構成とした第２の形態の油化システムは、前記アルカリスプレー装置の構成を特定し、その中和槽内を、前記分解ガスが下向きに流れる上流室と上向きに流れる下流室とに分け、これら上流室と下流室との両方に噴霧ノズルからアルカリ液を噴霧する。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の廃プラスチック熱分解方法及び装置によると、原料及び触媒は分解蒸発槽内に投入されてから排出するまでの間に、上段撹拌部では中央へ向かう求心方向へ、中段撹拌部では逆に遠心方向へとそれぞれ寄せる向きを変えて撹拌してから、下段撹拌部では再び中央へ向かう求心方向へ寄せながら、回送して撹拌するので、接触させて加熱する熱伝導面積が従来に比べて格段に増えるとともに、その熱伝導時間も格段に延び、また三様の撹拌により撹拌ムラも少なくなるので、従来に比べて原料及び触媒に対する熱効率の飛躍的向上と熱分解反応の均質化が図れる。
上中下三段の撹拌機を同時回転することにより、一つの動力源で三様の撹拌を効率的に行える。
分解蒸発槽内に投入された原料は、上段撹拌部の撹拌部材付近に止まって堆積する傾向となるが、上段ターンテーブルと同時回転するスクレーパーで除去することができる。
下段撹拌部の中央部へ収斂されて来る残渣は、残渣排出スクリュウにて自動的に排出して槽外で回収できる。【００１３】  ローターのポケットに入り込んだ原料の廃プラスチックは、ローターの回転に伴い、ロータリーバルブの排出口に臨んだポケットから次々に落ちて行くが、本発明の装置によると、それと同時に、ローターの回転方向の下流側のポケットには排出口の下方から気体が噴入されるため、そのポケット内に残っている廃プラスチックは排出口へと強制的に吹き飛ばれるとともに、廃プラスチック分解装置からの蒸発ガスの熱風が押し戻され、さらにローターを冷却することもできる。それにより、蒸発ガスの熱風がロータリーバルブ内に入らないように遮断できるとともに、ローターの羽根板への廃プラスチックの付着とポケット内の残留を抑制できるので、配管やロータリーバルブのポケットの閉塞を効果的に防止し、廃プラスチックの定量投入を確実に維持することが可能となる。
ロータリーバルブからの廃プラスチックと触媒供給装置からの触媒を、混合させながら分解蒸発槽内へ投入できる。【００１４】  本発明による廃プラスチック油化システムによると、分解蒸発槽から蒸発して来た分解ガスにアルカリ液を噴霧するので、分解ガス中の酸性分は均質に中和されるとともに、分解ガスに混入しているタール分や触媒成分も除去されるため、後段の配管や機器の腐食および閉塞を有効に防止できる。
その第２の形態によると、アルカリスプレー装置の中和槽に入った分解ガスは、上流室を下向きに流れながら、その流速を増すようにアルカリ液を噴霧され、下流室では方向を変えて上向きに流れながら、その流れに逆らうようにアルカリ液を噴霧されるので、中和処理を満遍なく均等に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の廃プラスチック熱分解装置の簡略断面図である。
【図２】その廃プラスチック投入装置と触媒供給装置の正面図である
【図３】同廃プラスチック投入装置の側面図である。
【図４】同廃プラスチック投入装置におけるロータリーバルブの機構図である。
【図５】廃プラスチック熱分解装置の上段撹拌部の平面図である。
【図６】同じく中段撹拌部の平面図である
【図７】同じく下段撹拌部の平面図である
【図８】下段撹拌部の撹拌機の部分断面図である。
【図９】本発明の廃プラスチック油化システムにおけるアルカリスプレー装置の正面図である。
【図１０】同じく側面図である。
【図１１】その機能説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  図１を参照すると、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチロール（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、発泡スチロールなどが混在した廃プラスチックは、破砕、減容、冷却などの前処理をされてから、粉砕した廃プラスチックとして廃プラスチック投入装置１の原料投入ホッパ（同図では省略）へエアー輸送され、ここに一時貯溜される。以下、これを「原料」と称する。
【００１７】  図２、図３及び図４に廃プラスチック投入装置１の一実施例を示す。原料投入ホッパ２内の原料は、その下側に設置したパドルスクリューコンベア３から送り出されてロータリーバルブ４内に入り、これによって廃プラスチック分解装置５の分解蒸発槽６へ後記のように定量ずつ投入される。
【００１８】  ロータリーバルブ４は、パドルスクリューコンベア３の横長ケーシング３ａの先端部の下側に接続管７により接続されている。ロータリーバルブ４の下側には手動式ストップバルブ８が接続され、このストップバルブ８の下側に投入管９が接続されて分解蒸発槽６の投入口へ続いている。これらの接続経路への外気浸入を防止するため、接続管７の途中に接続した不燃性ガス送入配管１０から窒素ガス等の不燃性ガスが送入される。また、分解蒸発槽６からの熱を遮断するため、投入管９の外周に、水を循環する水冷式熱遮断器１１が設置されている。
【００１９】  図４にロータリーバルブ４を簡略化して示すように、ロータリーバルブ４は、複数枚の羽根板２９を放射状に設けたローター３０が、図示しないモータにてケーシング３１内を回転することで、羽根板２９同士の間のポケット３２が、ケーシング３１の上向きの入口３３と下向きの排出口３４とに順次切り替わって対向して行く構成となっている。この例では、羽根板２９が８枚、ローター３０の回転方向が時計回り、ポケット３２が時計回りにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの８室で、上向きとなった２つのポケット３２が入口３３に対向したとき、下向きとなった２つのポケット３２が排出口３４に対向する。
【００２０】  ケーシング３１には、その排出口３４からポケット３２内に上向きに気体噴射する噴射ノズル３５が設置され、これに気体供給管３６が接続されており、この気体供給管３６を通じて空気または窒素ガス等の不燃性ガスが外部から圧力供給される。排出口３４には上記のように下向きとなった２つのポケット３２が対向するが、噴射ノズル３５の設置位置と噴射方向は、その２つのポケット３２のうちの回転方向下流側の一つのみ（図４ではＦとしたポケット）に気体噴射するように設定されている。
【００２１】  このようにしたロータリーバルブ４によると、入口３３に対向したＡとＢの２つのポケット３２には、接続管２５からの粉砕原料が落ち入り、排出口３４に対向したＥとＦの２つのポケット３２のうちの回転方向上流側のＥでは、それまで収容していた原料が排出口３４から落ちて行き、回転方向下流側のＦには、噴射ノズル３５から空気または窒素ガス等の不燃性ガスが噴射されることになる。そして、このような動作がローター３０の回転に伴い順次切り替わる。
【００２２】  Ｆのポケット３２では、収容していた原料が落ちた直後に空気または窒素ガス等の不燃性ガスが噴射されるので、原料が残っていても排出口３４へと強制的に吹き飛ばされるとともに、分解蒸発槽６からの蒸発ガスの熱風が押し戻され、さらにローター３０を冷却することもできる。それにより、蒸発ガスの熱風がロータリーバルブ４内に入らないように遮断できるとともに、羽根板２９への原料の付着とポケット３２内の残留を、発泡スチロールが含まれていても抑制できるので、配管（接続管７等）やポケット３２の閉塞を効果的に防止し、原料の定量投入を確実に維持することができる。
【００２３】  ロータリーバルブ４の下側にストップバルブ８を接続してあるので、廃プラスチック熱分解装置５を稼働する際に、分解蒸発槽６内が分解可能条件になるまでは、ストップバルブ８閉じておくことにより、分解蒸発槽６からの熱風をここで確実に遮断することができる。
【００２４】  一方、エアー輸送されて来た触媒投入ホッパ１２内の触媒も、触媒搬送スクリュウ１３にて投入管７の途中からその中へ送り込まれ、ロータリーバルブ４からの原料と共に分解蒸発槽６へ投入される。その投入位置は分解蒸発槽６の周縁に近いところにしてある。
【００２５】  次に、廃プラスチック熱分解装置５について説明する。
その分解蒸発槽６は、天井部６ａと円筒形の周壁部６ｂと底部６ｃとで密閉されたドラム形で、周壁部６ｂの外周に巻き付け配線された電気ヒータ１４と、底部６ｃの下面に円状に配線された電気ヒータ１５により外側から加熱される。
分解蒸発槽６内は、上段撹拌部１６Ａと中段撹拌部１６Ｂと下段撹拌部１６Ｃとに区画した三段構造になっており、これらに共通の撹拌軸１７が、分解蒸発槽６の中心線に沿って貫通するように軸受けされている。そして、これを回転させる撹拌モータ１８が、モータ台１９を使用して天井部６ａ上に設置されている。
【００２６】  上段撹拌部１６Ａは、撹拌軸１７を回転軸とする上段ターンテーブル１９と、分解蒸発槽６の周壁部６ｂに固定した上段撹拌部材２０とで上段撹拌機２１が構成されている。
図５に示すように、上段ターンテーブル１９は中央部を円形に欠如した円環状で、上記のように混合して分解蒸発槽６内に投入された原料及び触媒を載せて回転するため、撹拌軸１７からの放射状アーム２２にてこれに水平に支持されている。
上段撹拌部材２０は、周壁部６ｂの内周面に求心方向へ延ばして固定支持したブラケット２４と、これに間隔をおいて垂設した複数枚の板状ブレード２５とで構成されている。ブラケット２４の長さ方向に並列するこれらのブレード２５は、その基端と撹拌軸１７とを結ぶ線を求心線とすると、この求心線に対して角度をもつように傾けて垂設されている。すなわち、上段ターンテーブル１９の回転によりその上の原料及び触媒が衝突したとき、これらが徐々に求心方向へ寄って行くように傾けてある。
その働きにより上段撹拌部材２０の周辺に原料及び触媒が堆積して行くので、これを防止するため、上段ターンテーブル１９と一体的に旋回するスクレーパー２６が撹拌軸１７に水平に支持されている。この支持は、撹拌軸１７に固定した水平材２７と、これに固定した垂直材２８にて行ってある。
回転する上段ターンテーブル１９上の原料及び触媒は、上段撹拌部材２０により撹拌されながら徐々に求心方向へ寄せられるが、中央部まで寄せられて来たものを中段撹拌部１６Ｂへ落下させるため、上段ターンテーブル１９の欠如した中央部は円形の落下口３７となっている。
【００２７】  中段撹拌部１６Ｂは、撹拌軸１７を回転軸とする中段ターンテーブル３８と、分解蒸発槽６の周壁部６ｂに固定した中段撹拌部材３９とで中段撹拌機４０が構成されている。
図６に示すように、中段ターンテーブル３８は、周壁部６ｂとの間に環状の隙間を形成する円板状で、上段撹拌部１６Ａから落下して来た原料及び触媒を載せて回転するため、撹拌軸１７からの放射状アーム４１にてこれに水平に支持されている。
中段撹拌部材３９は、周壁部６ｂの内周面に求心方向へ延ばして固定支持したブラケット４２と、これに間隔をおいて垂設した複数枚の板状ブレード４３とで構成されている。ブラケット４２の長さ方向に並列するこれらのブレード４３は、その基端と撹拌軸１７とを結ぶ線を求心線とすると、上段撹拌部材２０とは逆に、この求心線に対して逆向きの角度をもつように傾けて垂設されている。すなわち、中段ターンテーブル３９の回転によりその上の原料及び触媒が衝突したとき、これらが徐々に遠心方向へ寄って行くように傾けてある。
回転する中段ターンテーブル３８上の原料及び触媒は、中段撹拌部材３９により撹拌されながら徐々に遠心方向へ寄せられるが、周縁まで寄せられて来たものを下段撹拌部１６Ｃへ落下させるため、中段ターンテーブ３８と周壁部６ｂの間の隙間は環状の落下口４４となっている。
【００２８】  下段撹拌部１６Ｃは、中段撹拌部１６Ｂからの原料及び触媒が分解蒸発槽６の底部６ｃ上に落ちるため、下段撹拌機４５がこの底部６ｃ上で次のように最後の撹拌をする構成となっている。
下段撹拌機４５は、図７に示すように、撹拌軸１７に基端を固定して放射状となっている水平なアーム４６のそれぞれに、下端にブレード４７を有する複数本のパドル４８を間隔をおいて垂直に垂設し、隣り合うパドル４８の中途を水平な連結材４９で連結補強して構成されている。図８に示すように、各パドル４８の下端のブレード４７は側面ほぼ三角形状の板片で、アーム４６に対する回転方向側へ少し寄った位置関係となっている。すなわち、アーム４６が延びる中心線（撹拌軸４５を通る直径線Ｃ−Ｃ）よりも、下段撹拌機４５の回転方向の前方へずれた位置関係になっている。これにより、パドル群４８は原料及び触媒を徐々に求心方向へ寄せながら、底部６ｃ上を回送させて撹拌するようになっている。このような撹拌機４５による撹拌により残渣となったものが底部６ｃの中央部に収斂する。
【００２９】  底部６ｃの中央には、その内外を貫通する残渣排出スクリュウ４９が組み込まれており、収斂して来た残渣はこれにて槽外へ排出される。
分解蒸発槽６内の温度は天井部６ａに設置した温度センサー５０で検出され、電気ヒータ１４・１５が制御される。
【００３０】  分解蒸発槽６内に投入された原料及び触媒は、上段撹拌部６Ａでは、その上段ターンテーブル１９の上面面積分の広さの接触面積をもって、上段撹拌機２１で求心方向へ徐々に寄せながら撹拌して加熱される。次に、中段撹拌部６Ｂでは、中段ターンテーブル３８の上面面積分の広さの接触面積をもって、中段撹拌機３９で遠心方向へ徐々に寄せながら撹拌して加熱される。最後に、底部６ｃの上面面積分の広さの接触面積をもって、下段撹拌機４５により底部６ｃ上を回送させるとともに、徐々に求心方向へ寄せながら撹拌して加熱される。
【００３１】  従って、接触加熱面積は、上段ターンテーブル１９と中段ターンテーブル３８と底部６ｃのそれぞれの上面面積分を加えた広さとなるとともに、原料及び触媒が徐々に寄って行く方向が上中下三段で交互に反転するので、接触させて加熱する熱伝導面積が従来に比べて格段に増大する。また、投入から排出までの熱伝導時間も格段に延びるとともに、三様の撹拌により撹拌ムラも少なくなるので、従来に比べて原料及び触媒に対する熱効率の飛躍的向上と熱分解反応の均質化が図れる。
【００３２】  このような分解蒸発槽６内での加熱処理で発生した分解ガスは、天井部６ａからの接続管５４を通じてアルカリスプレー装置５１へ送られ、ここで分解ガス中のテレフタール酸などの酸性分がアルカリ液の噴霧によって中和される。従って、ここでのアルカリ液噴霧による中和処理によって、原料のＰＥＴに含まれていたテレフタール酸やタール分や触媒成分などによる配管の閉塞を防止できるとともに、油化処理製品のｐＨ調整を行うことができる。
その実施例を図９、図１０及び図１１を参照して説明する。
【００３３】  アルカリスプレー装置５１の中和槽５２は水平な支持管５３に垂設され、この支持管５３を、分解蒸発槽６の天井部６ａから立ち上がる接続管５４の先端にエルボ５５にて接続することにより、中和槽５２は天井部６ａ上で垂直に架設された状態となっている。従って、分解蒸発槽６で蒸発した分解ガスは、接続管５４とエルボ５５と支持管５３とを通じて中和槽５２内に流れ込むことができる。
【００３４】  中和槽５２は、その上端部５２ａが支持管５３に沿った長方形の角筒形、そこから次第に変形して下端部５２ｂが円筒形となるように曲げ加工され、上端部５２ａを支持管５３内に突入させてこれに支持されている。
中和槽５２内には、その中心線に沿って仕切り板が垂設されている。この仕切り板５６の上端は支持管５３の内周面まで達しているが、下端は中和槽５２内の途中までで、これにより中和槽５２内は、分解ガスの流れから見て上流室５７ａと下流室５７ｂとに仕切られてはいるが、これら両室５７ａ・５７ｂは仕切り板５６の下側空間５７ｃでは合流している。
これら上流室５７ａと下流室５７ｂとにアルカリ液を同時に下向きに噴霧するため、分岐配管した２つの噴霧ノズル５８ａ・５８ｂが支持管５３に取り付けられている。
【００３５】  一方、中和槽５２の円筒形の下端には手動開閉弁５９が接続され、またこれより少し上の円筒形部分に噴霧回収液取り出し口部６０が突設されている。この噴霧回収液取り出し口部６０には、下方に設置した沈殿分離槽６１へ至る回収管６２が接続されている。
【００３６】  沈殿分離槽６１内は、沈殿部と撹拌部とに二分、すなわち仕切り壁６３により沈殿室６７ａと撹拌室６７ｂとに仕切られている。沈殿室６７ａ内の液は、仕切り壁６３の途中に設けられた越流管６８から撹拌室６７ｂへ流れると、この撹拌室６７ｂ内で撹拌機６９により撹拌されるようになっている。撹拌室６７ｂには新たなアルカリ液が随時補充される。
撹拌室６７ｂ内の液は、循環経路となる還流管７０に設けられたフィルタ７１による濾過を経てポンプ７２にて吸い上げられ、それから２つの分岐配管７３に分かれて２つの噴霧ノズル５８ａ・５８ｂへ同時に還流される。２つの分岐配管７３のそれぞれにはストップバルブ７４ａ・７４ｂが配置されている。
【００３７】  このように構成されたアルカリスプレー装置５１の機能について図１１を参照して説明する。
中和槽５２の上流室５７ａと下流室５７ｂには、それぞれの噴霧ノズル５８ａ・５８ｂから苛性ソーダ水等のアルカリ液が下向きに噴霧されている。分解蒸発槽６より蒸発して来た分解ガスは、支持管５３に入ると仕切り板５６によって上流室５７ａ中で下降流となり、上流側の噴霧ノズル５８ａより噴霧されているアルカリ液を浴びることで、下降する流れを強めながら酸性分を中和される。そして、中和槽５２の下側空間５７ｃで方向を変え、下流室５７ｂ中で上昇流となり、それに逆らうようにして下流側の噴霧ノズル５８ｂより噴霧されているアルカリ液を浴びることで、上昇する流れを弱めながら酸性分を中和される。
このような分解ガスの流れ方向を変えてのアルカリ液噴霧により、中和処理が満遍なく均等に行われるとともに、分解ガス中のタール分や触媒成分なども噴霧されたアルカリ液によって効果的に捕集される。
【００３８】  中和槽５２の下部に溜まって来る噴霧回収液は、沈殿分離槽６１の沈殿室６７ａに流れ落ち、ここで比重の重いタール分や触媒成分などは沈殿物７５として沈殿し、中和された比重の軽い液やピッチ７６は浮上する。これらの中間のところの液はほとんどがアルカリ液で、それは越流管６８から撹拌室６７ｂへ流れ、ここに随時補充される新たなアルカリ液と撹拌機６９にて撹拌されながら、フィルタ７１による濾過を経てポンプ７２にて噴霧ノズル５８ａ・５８ｂへ還流され、再び噴霧される。アルカリ液の補充量を調整することにより、分解ガスのｐＨを任意に調整することができる。沈殿室６７ａに沈殿した沈殿物７５は取り出されて汚泥処理される。
【００３９】  アルカリ中和された分解ガスは、図示していないが特許文献１に記載してあるようなコンデンサによる冷却により分解油として取り出され、さらに蒸留処理などを経ることで、意図する品質の再生油として回収される。
【符号の説明】
【００４０】１  廃プラスチック投入装置
４  ロータリーバルブ
２９  ロータリーバルブの羽根板
３０  ロータリーバルブのローター
３１  ロータリーバルブのケーシング
３２  ロータリーバルブのポケット
３３  ロータリーバルブの入口
３４  ロータリーバルブの排出口
３５・３６  ロータリーバルブへ気体噴入する噴射ノズルと気体供給管
５  廃プラスチック分解装置
６  分解蒸発槽
６Ａ  上段撹拌部
６Ｂ  中段撹拌部
６Ｃ  下段撹拌部
６ａ  分解蒸発槽の天井部
６ｂ  分解蒸発槽の周壁部
６ｃ  分解蒸発槽の底部
１３  触媒搬送スクリュウ
１９  上段ターンテーブル
２０  上段撹拌部材
２１  上段撹拌機
２６  スクレーパー
３８  中段ターンテーブル
３９  中段撹拌部材
４０  中段撹拌機
４９  残渣排出スクリュウ
５１  アルカリスプレー装置
５２  中和槽
５６  仕切り板
５７ａ  上流室
５７ｂ  下流室
５８ａ・５８ｂ  噴霧ノズル
【図１】
2020050853.tif 000003
【図２】
2020050853.tif 000004
【図３】
2020050853.tif 000005
【図４】
2020050853.tif 000006
【図５】
2020050853.tif 000007
【図６】
2020050853.tif 000008
【図７】
2020050853.tif 000009
【図８】
2020050853.tif 000010
【図９】
2020050853.tif 000011
【図１０】
2020050853.tif 000012
【図１１】
2020050853.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月12日(2019.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の廃プラスチックに触媒を混合して加熱することで熱分解する分解蒸発槽を上位撹拌部と中位撹拌部と下位撹拌部とに区画し、上位撹拌部では、分解蒸発槽へ投入された原料を中央へ寄せながら撹拌して中位撹拌部へ落下させ、中位撹拌部では、原料を周縁へ寄せながら撹拌して下位撹拌部へ落下させ、下位撹拌部では、原料を中央へ寄せながら回送して撹拌し、残渣を中央から槽外へ排出することを特徴とする廃プラスチック熱分解方法。
【請求項２】
前記上位撹拌部の撹拌機と前記中位撹拌部の撹拌機と前記下位撹拌部の撹拌機とを同軸回転させることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチック熱分解方法。
【請求項３】
前記上位撹拌部の撹拌機は、原料をターンテーブル上に載せ、このターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を中央へ移送しながら撹拌し、前記中位撹拌部の撹拌機は、原料をターンテーブル上に載せ、このターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を周縁へ寄せながら撹拌し、前記下位撹拌部の撹拌機は、前記分解蒸発槽の底部上で原料を寄せながら回送して撹拌することを特徴とする請求項２記載の廃プラスチック熱分解方法。
【請求項４】
原料の廃プラスチックに触媒を混合して加熱することで熱分解する分解蒸発槽を上位撹拌部と中位撹拌部と下位撹拌部とに区画し、上位撹拌部には、投入された原料をターンテーブル上に載せ、このターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を中央へ寄せながら撹拌して前記中位撹拌部へ落下させる撹拌機を設け、中位撹拌部には、落下してきた原料をターンテーブル上に載せ、このターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を周縁へ寄せながら撹拌して前記下位断撹拌部へ落下させる撹拌機を設け、下位撹拌部には、落下してきた原料を前記分解蒸発槽の底部上で中央へ寄せながら回送して撹拌する撹拌機を設け、これらの撹拌機を同軸回転させることを特徴とする廃プラスチック熱分解装置。
【請求項５】
前記分解蒸発槽内に投入された原料が前記上位撹拌部の前記撹拌部材付近に堆積するのを防止するため、上位撹拌部の前記ターンテーブルと同時回転するスクレーパーを設けたことを特徴とする請求項４記載の廃プラスチック熱分解装置。
【請求項６】
前記下位撹拌部の撹拌機で前記分解蒸発槽の底部中央に収斂されてくる残渣を槽外へ排出する残渣排出スクリュウを備えたことを特徴とする請求項４又は５記載の廃プラスチック熱分解装置。
【請求項７】
前記請求項４ないし６のいずれかに記載の廃プラスチック熱分解装置において、その前記分解蒸発槽へ原料の廃プラスチックをロータリーバルブにて投入する廃プラスチック投入装置と、前記ロータリーバルブの排出口の下方であって、そのローターの回転方向の下流側から、ローターの羽根板の間のポケットに気体噴入する気体噴入手段とを設けたことを特徴とする廃プラスチック熱分解装置。
【請求項８】
前記ロータリーバルブからの原料に触媒を混入させる触媒供給装置を備えたことを特徴とする請求項７記載の廃プラスチック熱分解装置。
【請求項９】
前記請求項４ないし８のいずれかに記載の廃プラスチック熱分解装置と、その前記分解蒸発槽から蒸発して来た分解ガスにアルカリ液を噴霧するアルカリスプレー装置とを備えたことを特徴とする廃プラスチック油化システム。
【請求項１０】
前記アルカリスプレー装置は、中和槽内を、前記分解ガスが下向きに流れる上流室と上向きに流れる下流室とに分け、これら上流室と下流室との両方に噴霧ノズルからアルカリ液を噴霧する構成である請求項９記載の廃プラスチック油化システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、原料である廃プラスチックを熱分解する廃プラスチック熱分解方法及び装置と、熱分解した分解ガスを油化する廃プラスチック油化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  本発明者は、粉砕された廃プラスチックを熱分解する廃プラスチック熱分解装置、及びそれによる分解ガスを油化する廃プラスチック油化システムとして、特許文献１記載のものを提供している。
これに記載の廃プラスチック熱分解装置では、触媒と混合した原料を撹拌しながら分解蒸発槽内の周壁近くで底壁上へと送り込む投入用撹拌機と、これにて投入された原料と触媒とを分解蒸留槽の底部上で撹拌する分解用撹拌機とを備え、この分解用撹拌機による撹拌は、その第１の撹拌部により分解蒸発槽内の周壁に沿って底部上で撹拌し、第２の撹拌部では、中央の残渣排出口へ寄って行くように底部上を撹拌するようにしている。
また、投入用撹拌機の前段で原料を投入する原料投入装置には、定量ずつ連続投入するためにロータリーバルブを使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７５２９４号公報
【特許文献２】特許第３４３５３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  特許文献１の廃プラスチック熱分解装置では、分解蒸発槽の底部ばかりでなく、なるべく熱伝導面積を広くしようとの意図から、周壁にも原料及び触媒を接触させるために、分解用撹拌機の第１撹拌部により原料及び触媒を周壁に沿って撹拌するようにしているが、それによる熱伝導面積の拡張は、原料及び触媒が重力によりどうしても落ちてくるので、想定したほどには効果をあげられなかった。
特許文献１の廃プラスチック熱分解装置では、ロータリーバルブは、粉砕された廃プラスチックを一時的に貯溜する原料投入ホッパと、廃プラスチック熱分解装置の分解蒸発槽との間に配管接続して配置されている。
ロータリーバルブは、放射状の羽根板を有するローターがケーシング内を回転することにより、ケーシングの入口から羽根板同士の間のポケットに入り込んだ原料をケーシングの排出口へと回送するので、密閉性構造の輸送手段ではある。
しかし、分解蒸発槽内で廃プラスチックを高温溶解することにより生じた蒸発ガスは、熱風となってロータリーバルブを通り抜け原料投入ホッパまで逆流して来る。そのため、冷えたところで結露して液化し、そこに粉砕されている廃プラスチックが付着し（特に、比重の軽い発泡スチロールは顕著）、これが連続すると配管やロータリーバルブのポケットを閉塞し、定量投入できなくなる恐れがあった。【０００５】  ところで、廃プラスチックには、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチロール（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などが混在している。そのうち、酸性分を含むもの、特に廃棄量の比率が増える傾向にあるＰＥＴはテレフタール酸を含み、ＰＶＣは塩素系プラスチックであるため、上記のような廃プラスチック油化システムにおける配管や機器などを腐食ないし閉塞させる問題がある。また、分解ガスに含まれるタール分や熱分解処理過程で混入する触媒成分も同じような問題がある。【０００６】  特許文献２に記載の技術では、廃プラスチックの熱分解で生じるガス中の酸性分（ＰＥＴの場合は安息香酸、ＰＶＣの場合は塩化水素）による腐食を防止するために、粉砕した廃プラスチックに対して熱分解処理以前に消石灰や生石灰などのアルカリ性物質を添加している。しかし、アルカリ性物質添加を事前に行うことから、加熱脱塩素装置内で脱塩素処理をしてから熱分解処理をする必要があり、また廃プラスチック中のＰＥＴおよびＰＶＣの含有量に応じてアルカリ性物質の添加量を調整する必要もある。【０００７】  本発明の第１の目的は、分解蒸発槽に投入された原料及び触媒を接触させて加熱するに当たり、その接触による熱伝導面積を分解蒸発槽内の空間を有効利用して広範囲に確保できるとともに、原料及び触媒を、投入から排出するまでの間に可及的長時間にわたり均等な加熱環境で加熱できるようすることで、原料及び触媒に対する熱効率の向上と熱分解反応の均質化が図れるようにすることにある。
第２の目的は、原料投入するに当たり、ロータリーバルブでの原料送りの支障を単純な構造でありながら効果的に防止できるようにすることにある。
第３の目的は、熱分解で生じた分解ガスに含まれるテレフタール酸や塩化水素などの酸性分を簡単に中和できるとともに、分解ガスに含まれるタール分や触媒成分も同時に分離できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  第１の目的を達成のため本発明による廃プラスチック熱分解方法は、原料の廃プラスチックに触媒を混合して加熱することで熱分解する分解蒸発槽を上位撹拌部と中位撹拌部と下位撹拌部とに区画し、上位撹拌部では、分解蒸発槽へ投入された原料を中央へ寄せながら撹拌して中位撹拌部へ落下させ、中位撹拌部では、原料を周縁へ寄せながら撹拌して下位撹拌部へ落下させ、下位撹拌部では、原料を中央へ寄せながら回送して撹拌し、残渣を中央から槽外へ排出することを特徴とする。
これを主要形態とした第２の形態の方法は、前記上位撹拌部の撹拌機と前記中位撹拌部の撹拌機と前記下位撹拌部の撹拌機とを同軸回転させることを特徴とする。
第３の形態の方法は、前記上位撹拌部の撹拌機は、原料をターンテーブル上に載せ、このターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を中央へ寄せながら撹拌し、前記中位撹拌部の撹拌機は、原料をターンテーブル上に載せ、このターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を周縁へ寄せながら撹拌し、前記下位撹拌部の撹拌機は、前記分解蒸発槽の底部上で原料を中央へ寄せながら回送して撹拌することを特徴とする。【０００９】  このような方法を実施する本発明による廃プラスチック熱分解装置は、原料の廃プラスチックに触媒を混合して加熱することで熱分解する分解蒸発槽を上位撹拌部と中位撹拌部と下位撹拌部とに区画し、上位撹拌部には、投入された原料をターンテーブル上に載せ、このターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を中央へ寄せながら撹拌して前記中位撹拌部へ落下させる撹拌機を設け、中位撹拌部には、落下してきた原料をターンテーブル上に載せ、このターンテーブルと固定の撹拌部材との協働により原料を周縁へ寄せながら撹拌して前記下位断撹拌部へ落下させる撹拌機を設け、下位撹拌部には、落下してきた原料を前記分解蒸発槽の底部上で中央へ寄せながら回送して撹拌する撹拌機を設け、これら三段の撹拌機を同軸回転させることを特徴とする。
これを主要構成とする第２の形態の廃プラスチック熱分解装置は、前記分解蒸発槽内に投入された原料が前記上位撹拌部の前記撹拌部材付近に堆積するのを防止するため、上位撹拌部の前記ターンテーブルと同時回転するスクレーパーを設けたことを特徴とする。
第３の形態の廃プラスチック熱分解装置は、前記下位撹拌部の撹拌機で前記分解蒸発槽の底部中央に収斂されてくる残渣を槽外へ排出する残渣排出スクリュウを備えたことを特徴とする。【００１０】  第２の目的達成を意図した本発明による廃プラスチック熱分解装置は、前記分解蒸発槽へ原料の廃プラスチックをロータリーバルブにて投入する廃プラスチック投入装置と、前記ロータリーバルブの排出口の下方であって、そのローターの回転方向の下流側から、ローターの羽根板の間のポケットに気体噴入する気体噴入手段とを設ける。
これを主要構成とした第２の形態の廃プラスチック熱分解装置は、前記ロータリーバルブからの原料に触媒を混入させる触媒供給装置を備える。【００１１】  第３の目的達成を意図した本発明による廃プラスチック油化システムは、前記廃プラスチック熱分解装置の他に、その分解蒸発槽から蒸発して来た分解ガスにアルカリ液を噴霧するアルカリスプレー装置を備えたことを特徴とする。
これを主要構成とした第２の形態の油化システムは、前記アルカリスプレー装置の構成を特定し、その中和槽内を、前記分解ガスが下向きに流れる上流室と上向きに流れる下流室とに分け、これら上流室と下流室との両方に噴霧ノズルからアルカリ液を噴霧する。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の廃プラスチック熱分解方法及び装置では、原料及び触媒は分解蒸発槽内に投入されてから排出するまでの間に、上位撹拌部では中央へ向かう求心方向へ、中位撹拌部では逆に遠心方向へとそれぞれ寄せる向きを変えて撹拌してから、下位撹拌部では再び中央へ向かう求心方向へ寄せながら、回送して撹拌する。つまり撹拌しながらの求心方向への移送と、撹拌しながらの遠心方向の移送とを交互に行うので、接触させて加熱する熱伝導面積が従来に比べて格段に増えるとともに、その熱伝導時間も格段に延び、またこのような移送方向の反転により撹拌ムラも少なくなるので、従来に比べて原料及び触媒に対する熱効率の飛躍的向上と熱分解反応の均質化が図れる。
上・中・下の撹拌機を同時回転することにより、一つの動力源で三様の撹拌を効率的に行える。
分解蒸発槽内に投入された原料は、上位撹拌部の撹拌部材付近に止まって堆積する傾向となるが、そのターンテーブルと同時回転するスクレーパーで除去することができる。
下位撹拌部の中央部へ収斂されて来る残渣は、残渣排出スクリュウにて自動的に排出して槽外で回収できる。【００１３】  ローターのポケットに入り込んだ原料の廃プラスチックは、ローターの回転に伴い、ロータリーバルブの排出口に臨んだポケットから次々に落ちて行くが、本発明の装置によると、それと同時に、ローターの回転方向の下流側のポケットには排出口の下方から気体が噴入されるため、そのポケット内に残っている廃プラスチックは排出口へと強制的に吹き飛ばれるとともに、廃プラスチック分解装置からの蒸発ガスの熱風が押し戻され、さらにローターを冷却することもできる。それにより、蒸発ガスの熱風がロータリーバルブ内に入らないように遮断できるとともに、ローターの羽根板への廃プラスチックの付着とポケット内の残留を抑制できるので、配管やロータリーバルブのポケットの閉塞を効果的に防止し、廃プラスチックの定量投入を確実に維持することが可能となる。
ロータリーバルブからの廃プラスチックと触媒供給装置からの触媒を、混合させながら分解蒸発槽内へ投入できる。【００１４】  本発明による廃プラスチック油化システムによると、分解蒸発槽から蒸発して来た分解ガスにアルカリ液を噴霧するので、分解ガス中の酸性分は均質に中和されるとともに、分解ガスに混入しているタール分や触媒成分も除去されるため、後段の配管や機器の腐食および閉塞を有効に防止できる。
その第２の形態によると、アルカリスプレー装置の中和槽に入った分解ガスは、上流室を下向きに流れながら、その流速を増すようにアルカリ液を噴霧され、下流室では方向を変えて上向きに流れながら、その流れに逆らうようにアルカリ液を噴霧されるので、中和処理を満遍なく均等に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の廃プラスチック熱分解装置の簡略断面図である。
【図２】その廃プラスチック投入装置と触媒供給装置の正面図である
【図３】同廃プラスチック投入装置の側面図である。
【図４】同廃プラスチック投入装置におけるロータリーバルブの機構図である。
【図５】廃プラスチック熱分解装置の上位撹拌部の平面図である。
【図６】同じく中位撹拌部の平面図である
【図７】同じく下位撹拌部の平面図である
【図８】下位撹拌部の撹拌機の部分断面図である。
【図９】本発明の廃プラスチック油化システムにおけるアルカリスプレー装置の正面図である。
【図１０】同じく側面図である。
【図１１】その機能説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  図１を参照すると、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチロール（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、発泡スチロールなどが混在した廃プラスチックは、破砕、減容、冷却などの前処理をされてから、粉砕した廃プラスチックとして廃プラスチック投入装置１の原料投入ホッパ（同図では省略）へエアー輸送され、ここに一時貯溜される。以下、これを「原料」と称する。
【００１７】  図２、図３及び図４に廃プラスチック投入装置１の一実施例を示す。原料投入ホッパ２内の原料は、その下側に設置したパドルスクリューコンベア３から送り出されてロータリーバルブ４内に入り、これによって廃プラスチック分解装置５の分解蒸発槽６へ後記のように定量ずつ投入される。
【００１８】  ロータリーバルブ４は、パドルスクリューコンベア３の横長ケーシング３ａの先端部の下側に接続管７により接続されている。ロータリーバルブ４の下側には手動式ストップバルブ８が接続され、このストップバルブ８の下側に投入管９が接続されて分解蒸発槽６の投入口へ続いている。これらの接続経路への外気浸入を防止するため、接続管７の途中に接続した不燃性ガス送入配管１０から窒素ガス等の不燃性ガスが送入される。また、分解蒸発槽６からの熱を遮断するため、投入管９の外周に、水を循環する水冷式熱遮断器１１が設置されている。
【００１９】  図４にロータリーバルブ４を簡略化して示すように、ロータリーバルブ４は、複数枚の羽根板２９を放射状に設けたローター３０が、図示しないモータにてケーシング３１内を回転することで、羽根板２９同士の間のポケット３２が、ケーシング３１の上向きの入口３３と下向きの排出口３４とに順次切り替わって対向して行く構成となっている。この例では、羽根板２９が８枚、ローター３０の回転方向が時計回り、ポケット３２が時計回りにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの８室で、上向きとなった２つのポケット３２が入口３３に対向したとき、下向きとなった２つのポケット３２が排出口３４に対向する。
【００２０】  ケーシング３１には、その排出口３４からポケット３２内に上向きに気体噴射する噴射ノズル３５が設置され、これに気体供給管３６が接続されており、この気体供給管３６を通じて空気または窒素ガス等の不燃性ガスが外部から圧力供給される。排出口３４には上記のように下向きとなった２つのポケット３２が対向するが、噴射ノズル３５の設置位置と噴射方向は、その２つのポケット３２のうちの回転方向下流側の一つのみ（図４ではＦとしたポケット）に気体噴射するように設定されている。
【００２１】  このようにしたロータリーバルブ４によると、入口３３に対向したＡとＢの２つのポケット３２には、接続管２５からの粉砕原料が落ち入り、排出口３４に対向したＥとＦの２つのポケット３２のうちの回転方向上流側のＥでは、それまで収容していた原料が排出口３４から落ちて行き、回転方向下流側のＦには、噴射ノズル３５から空気または窒素ガス等の不燃性ガスが噴射されることになる。そして、このような動作がローター３０の回転に伴い順次切り替わる。
【００２２】  Ｆのポケット３２では、収容していた原料が落ちた直後に空気または窒素ガス等の不燃性ガスが噴射されるので、原料が残っていても排出口３４へと強制的に吹き飛ばされるとともに、分解蒸発槽６からの蒸発ガスの熱風が押し戻され、さらにローター３０を冷却することもできる。それにより、蒸発ガスの熱風がロータリーバルブ４内に入らないように遮断できるとともに、羽根板２９への原料の付着とポケット３２内の残留を、発泡スチロールが含まれていても抑制できるので、配管（接続管７等）やポケット３２の閉塞を効果的に防止し、原料の定量投入を確実に維持することができる。
【００２３】  ロータリーバルブ４の下側にストップバルブ８を接続してあるので、廃プラスチック熱分解装置５を稼働する際に、分解蒸発槽６内が分解可能条件になるまでは、ストップバルブ８閉じておくことにより、分解蒸発槽６からの熱風をここで確実に遮断することができる。
【００２４】  一方、エアー輸送されて来た触媒投入ホッパ１２内の触媒も、触媒搬送スクリュウ１３にて投入管７の途中からその中へ送り込まれ、ロータリーバルブ４からの原料と共に分解蒸発槽６へ投入される。その投入位置は分解蒸発槽６の周縁に近いところにしてある。
【００２５】  次に、廃プラスチック熱分解装置５について説明する。
その分解蒸発槽６は、天井部６ａと円筒形の周壁部６ｂと底部６ｃとで密閉されたドラム形で、周壁部６ｂの外周に巻き付け配線された電気ヒータ１４と、底部６ｃの下面に円状に配線された電気ヒータ１５により外側から加熱される。
分解蒸発槽６内は、上位撹拌部１６Ａと中位撹拌部１６Ｂと下位撹拌部１６Ｃとに区画した上・中・下の３部構造になっており、これらに共通の撹拌軸１７が、分解蒸発槽６の中心線に沿って貫通するように軸受けされている。そして、これを回転させる撹拌モータ１８が、モータ台１９を使用して天井部６ａ上に設置されている。
【００２６】  上位撹拌部１６Ａは、撹拌軸１７を回転軸とするターンテーブル１９と、分解蒸発槽６の周壁部６ｂに固定した上位撹拌部材２０とで上位撹拌機２１が構成されている。
図５に示すように、ターンテーブル１９は中央部を円形に欠如した円環状で、上記のように混合して分解蒸発槽６内に投入された原料及び触媒を載せて回転するため、撹拌軸１７からの放射状アーム２２にてこれに水平に支持されている。
上位撹拌部材２０は、周壁部６ｂの内周面に求心方向へ延ばして固定支持したブラケット２４と、これに間隔をおいて垂設した複数枚の板状ブレード２５とで構成されている。ブラケット２４の長さ方向に並列するこれらのブレード２５は、その基端と撹拌軸１７とを結ぶ線を求心線とすると、この求心線に対して角度をもつように傾けて垂設されている。すなわち、ターンテーブル１９の回転によりその上の原料及び触媒が衝突したとき、これらが徐々に求心方向へ寄って行くように傾けてある。
その働きにより上位撹拌部材２０の周辺に原料及び触媒が堆積して行くので、これを防止するため、ターンテーブル１９と一体的に旋回するスクレーパー２６が撹拌軸１７に水平に支持されている。この支持は、撹拌軸１７に固定した水平材２７と、これに固定した垂直材２８にて行ってある。
回転するターンテーブル１９上の原料及び触媒は、上位撹拌部材２０により撹拌されながら徐々に求心方向へ寄せられるが、中央部まで寄せられて来たものを中位撹拌部１６Ｂへ落下させるため、上位ターンテーブル１９の欠如した中央部は円形の落下口３７となっている。
【００２７】  中位撹拌部１６Ｂは、撹拌軸１７を回転軸とするターンテーブル３８と、分解蒸発槽６の周壁部６ｂに固定した中位撹拌部材３９とで中位撹拌機４０が構成されている。
図６に示すように、ターンテーブル３８は、周壁部６ｂとの間に環状の隙間を形成する円板状で、上位撹拌部１６Ａから落下して来た原料及び触媒を載せて回転するため、撹拌軸１７からの放射状アーム４１にてこれに水平に支持されている。
中位撹拌部材３９は、周壁部６ｂの内周面に求心方向へ延ばして固定支持したブラケット４２と、これに間隔をおいて垂設した複数枚の板状ブレード４３とで構成されている。ブラケット４２の長さ方向に並列するこれらのブレード４３は、その基端と撹拌軸１７とを結ぶ線を求心線とすると、上位撹拌部材２０とは逆に、この求心線に対して逆向きの角度をもつように傾けて垂設されている。すなわち、中位ターンテーブル３９の回転によりその上の原料及び触媒が衝突したとき、これらが徐々に遠心方向へ寄って行くように傾けてある。
回転するターンテーブル３８上の原料及び触媒は、中位撹拌部材３９により撹拌されながら徐々に遠心方向へ寄せられるが、周縁まで寄せられて来たものを下位撹拌部１６Ｃへ落下させるため、ターンテーブ３８と周壁部６ｂの間の隙間は環状の落下口４４となっている。
【００２８】  下位撹拌部１６Ｃは、中位撹拌部１６Ｂからの原料及び触媒が分解蒸発槽６の底部６ｃ上に落ちるため、下位撹拌機４５がこの底部６ｃ上で次のように最後の撹拌をする構成となっている。
下位撹拌機４５は、図７に示すように、撹拌軸１７に基端を固定して放射状となっている水平なアーム４６のそれぞれに、下端にブレード４７を有する複数本のパドル４８を間隔をおいて垂直に垂設し、隣り合うパドル４８の中途を水平な連結材４９で連結補強して構成されている。図８に示すように、各パドル４８の下端のブレード４７は側面ほぼ三角形状の板片で、アーム４６に対する回転方向側へ少し寄った位置関係となっている。すなわち、アーム４６が延びる中心線（撹拌軸４５を通る直径線Ｃ−Ｃ）よりも、下位撹拌機４５の回転方向の前方へずれた位置関係になっている。これにより、パドル群４８は原料及び触媒を徐々に求心方向へ寄せながら、底部６ｃ上を回送させて撹拌するようになっている。このような撹拌機４５による撹拌により残渣となったものが底部６ｃの中央部に収斂する。
【００２９】  底部６ｃの中央には、その内外を貫通する残渣排出スクリュウ４９が組み込まれており、収斂して来た残渣はこれにて槽外へ排出される。
分解蒸発槽６内の温度は天井部６ａに設置した温度センサー５０で検出され、電気ヒータ１４・１５が制御される。
【００３０】  分解蒸発槽６内に投入された原料及び触媒は、上位撹拌部６Ａでは、そのターンテーブル１９の上面面積分の広さの接触面積をもって、上位撹拌機２１で求心方向へ徐々に寄せながら撹拌して加熱される。次に、中位撹拌部６Ｂでは、ターンテーブル３８の上面面積分の広さの接触面積をもって、中位撹拌機３９で逆方向、つまり遠心方向へ徐々に寄せながら撹拌して加熱される。最後に、底部６ｃの上面面積分の広さの接触面積をもって、下位撹拌機４５により底部６ｃ上を回送させるとともに、逆方向、つまり徐々に求心方向へ寄せながら撹拌して加熱される。
【００３１】  従って、接触加熱面積は、上位のターンテーブル１９と中位のターンテーブル３８と底部６ｃのそれぞれの上面面積分を加えた広さとなるとともに、原料及び触媒が徐々に寄って行く方向が上・中・下で交互に反転するので、接触させて加熱する熱伝導面積が従来に比べて格段に増大する。また、投入から排出までの熱伝導時間も格段に延びるとともに、移送方向が交互に反転する撹拌により撹拌ムラも少なくなるので、従来に比べて原料及び触媒に対する熱効率の飛躍的向上と熱分解反応の均質化が図れる。
【００３２】  このような分解蒸発槽６内での加熱処理で発生した分解ガスは、天井部６ａからの接続管５４を通じてアルカリスプレー装置５１へ送られ、ここで分解ガス中のテレフタール酸などの酸性分がアルカリ液の噴霧によって中和される。従って、ここでのアルカリ液噴霧による中和処理によって、原料のＰＥＴに含まれていたテレフタール酸やタール分や触媒成分などによる配管の閉塞を防止できるとともに、油化処理製品のｐＨ調整を行うことができる。
その実施例を図９、図１０及び図１１を参照して説明する。
【００３３】  アルカリスプレー装置５１の中和槽５２は水平な支持管５３に垂設され、この支持管５３を、分解蒸発槽６の天井部６ａから立ち上がる接続管５４の先端にエルボ５５にて接続することにより、中和槽５２は天井部６ａ上で垂直に架設された状態となっている。従って、分解蒸発槽６で蒸発した分解ガスは、接続管５４とエルボ５５と支持管５３とを通じて中和槽５２内に流れ込むことができる。
【００３４】  中和槽５２は、その上端部５２ａが支持管５３に沿った長方形の角筒形、そこから次第に変形して下端部５２ｂが円筒形となるように曲げ加工され、上端部５２ａを支持管５３内に突入させてこれに支持されている。
中和槽５２内には、その中心線に沿って仕切り板が垂設されている。この仕切り板５６の上端は支持管５３の内周面まで達しているが、下端は中和槽５２内の途中までで、これにより中和槽５２内は、分解ガスの流れから見て上流室５７ａと下流室５７ｂとに仕切られてはいるが、これら両室５７ａ・５７ｂは仕切り板５６の下側空間５７ｃでは合流している。
これら上流室５７ａと下流室５７ｂとにアルカリ液を同時に下向きに噴霧するため、分岐配管した２つの噴霧ノズル５８ａ・５８ｂが支持管５３に取り付けられている。
【００３５】  一方、中和槽５２の円筒形の下端には手動開閉弁５９が接続され、またこれより少し上の円筒形部分に噴霧回収液取り出し口部６０が突設されている。この噴霧回収液取り出し口部６０には、下方に設置した沈殿分離槽６１へ至る回収管６２が接続されている。
【００３６】  沈殿分離槽６１内は、沈殿部と撹拌部とに二分、すなわち仕切り壁６３により沈殿室６７ａと撹拌室６７ｂとに仕切られている。沈殿室６７ａ内の液は、仕切り壁６３の途中に設けられた越流管６８から撹拌室６７ｂへ流れると、この撹拌室６７ｂ内で撹拌機６９により撹拌されるようになっている。撹拌室６７ｂには新たなアルカリ液が随時補充される。
撹拌室６７ｂ内の液は、循環経路となる還流管７０に設けられたフィルタ７１による濾過を経てポンプ７２にて吸い上げられ、それから２つの分岐配管７３に分かれて２つの噴霧ノズル５８ａ・５８ｂへ同時に還流される。２つの分岐配管７３のそれぞれにはストップバルブ７４ａ・７４ｂが配置されている。
【００３７】  このように構成されたアルカリスプレー装置５１の機能について図１１を参照して説明する。
中和槽５２の上流室５７ａと下流室５７ｂには、それぞれの噴霧ノズル５８ａ・５８ｂから苛性ソーダ水等のアルカリ液が下向きに噴霧されている。分解蒸発槽６より蒸発して来た分解ガスは、支持管５３に入ると仕切り板５６によって上流室５７ａ中で下降流となり、上流側の噴霧ノズル５８ａより噴霧されているアルカリ液を浴びることで、下降する流れを強めながら酸性分を中和される。そして、中和槽５２の下側空間５７ｃで方向を変え、下流室５７ｂ中で上昇流となり、それに逆らうようにして下流側の噴霧ノズル５８ｂより噴霧されているアルカリ液を浴びることで、上昇する流れを弱めながら酸性分を中和される。
このような分解ガスの流れ方向を変えてのアルカリ液噴霧により、中和処理が満遍なく均等に行われるとともに、分解ガス中のタール分や触媒成分なども噴霧されたアルカリ液によって効果的に捕集される。
【００３８】  中和槽５２の下部に溜まって来る噴霧回収液は、沈殿分離槽６１の沈殿室６７ａに流れ落ち、ここで比重の重いタール分や触媒成分などは沈殿物７５として沈殿し、中和された比重の軽い液やピッチ７６は浮上する。これらの中間のところの液はほとんどがアルカリ液で、それは越流管６８から撹拌室６７ｂへ流れ、ここに随時補充される新たなアルカリ液と撹拌機６９にて撹拌されながら、フィルタ７１による濾過を経てポンプ７２にて噴霧ノズル５８ａ・５８ｂへ還流され、再び噴霧される。アルカリ液の補充量を調整することにより、分解ガスのｐＨを任意に調整することができる。沈殿室６７ａに沈殿した沈殿物７５は取り出されて汚泥処理される。
【００３９】  アルカリ中和された分解ガスは、図示していないが特許文献１に記載してあるようなコンデンサによる冷却により分解油として取り出され、さらに蒸留処理などを経ることで、意図する品質の再生油として回収される。
【符号の説明】
【００４０】１  廃プラスチック投入装置
４  ロータリーバルブ
２９  ロータリーバルブの羽根板
３０  ロータリーバルブのローター
３１  ロータリーバルブのケーシング
３２  ロータリーバルブのポケット
３３  ロータリーバルブの入口
３４  ロータリーバルブの排出口
３５・３６  ロータリーバルブへ気体噴入する噴射ノズルと気体供給管
５  廃プラスチック分解装置
６  分解蒸発槽
６Ａ  上位撹拌部
６Ｂ  中位撹拌部
６Ｃ  下位撹拌部
６ａ  分解蒸発槽の天井部
６ｂ  分解蒸発槽の周壁部
６ｃ  分解蒸発槽の底部
１３  触媒搬送スクリュウ
１９  ターンテーブル
２０  上位撹拌部材
２１  上位撹拌機
２６  スクレーパー
３８  ターンテーブル
３９  中位撹拌部材
４０  中位撹拌機
４９  残渣排出スクリュウ
５１  アルカリスプレー装置
５２  中和槽
５６  仕切り板
５７ａ  上流室
５７ｂ  下流室
５８ａ・５８ｂ  噴霧ノズル
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
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