(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックを加熱して熱分解させる熱分解槽を備える廃プラスチックの油化還元装置において、前面部を傾斜させて底面部側を狭くした槽本体を有し、この槽本体の内部に仕切部を設けることにより、当該仕切部から前方に熱分解室，当該仕切部から後方に溶解室，当該仕切部の下方に連通空間をそれぞれ形成するとともに、前記槽本体の内部に、上下方向及び左右方向に所定間隔毎に配し、かつ前後方向に通気路を有する複数の加熱管を設け、前記溶解室に配した加熱管に対して前記熱分解室の上部に配した加熱管の温度を高く設定してなる熱分解槽を備えることを特徴とする廃プラスチックの油化還元装置。
【請求項２】
前記溶解室に配した加熱管の温度は、廃プラスチックを溶解させる温度に設定してなることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックの油化還元装置。
【請求項３】
前記熱分解室の上部に配した加熱管の温度は、溶解した廃プラスチックを熱分解させる温度に設定してなることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックの油化還元装置。
【請求項４】
前記加熱管を組合わせることにより、熱風が通過する連続した通気路を構成し、熱風を供給する上流側の加熱管を前記熱分解室の上部に配するとともに、熱風を排出する下流側の加熱管を前記溶解室に配したことを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックの油化還元装置。
【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を再資源化するための廃プラスチックの油化還元装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃プラスチック（高分子廃棄物）を加熱して熱分解した後、重油（Ａ重油相当）に還元する油化還元装置は知られている。
【０００３】
この種の油化還元装置は、ポリエチレン，ポリステロール，塩化ビニル等の固形の廃プラスチックを比較的低温となる２５０℃（塩化ビニルは７０℃）前後で加熱する溶解槽により溶解させ、この後、４００℃（塩化ビニルは１７０℃）前後の高温に加熱した熱分解槽によって溶解した廃プラスチックを熱分解させるとともに、気化した分解ガスを冷却して重油を得る。なお、固形の廃プラスチックを熱分解槽に直接投入した場合には、廃プラスチックが炭化し、還元効率が大きく低下するのみならず、炭化物の処理が大変となるため、溶解槽を設けることにより、最初に固形の廃プラスチックを溶解させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来における廃プラスチックの油化還元装置は、次のような解決すべき課題が存在した。
【０００５】
第一に、熱分解槽に加えて別途の溶解槽が必要になるため、装置全体の複雑化及び大型化、さらには大幅なコストアップを招くとともに、メンテナンス性においても著しく不利になる。
【０００６】
第二に、廃プラスチックに対する処理速度が遅くなり、重油の生産性が低下するとともに、生産時の経済性に劣る。
【０００７】
本発明はこのような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、装置全体の単純化及び小型コンパクト化を実現し、大幅なコストダウンとメンテナンスの容易化を図るとともに、生産性及び経済性を飛躍的に高めることができる廃プラスチックの油化還元装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、廃プラスチックＰ…を加熱して熱分解させる熱分解槽２を備える廃プラスチックの油化還元装置１を構成するに際して、前面部３ｆを傾斜させて底面部３ｄ側を狭くした槽本体３を有し、この槽本体３の内部に仕切部７を設けることにより、当該仕切部７から前方に熱分解室Ｒｆ，当該仕切部７から後方に溶解室Ｒｒ，当該仕切部７の下方に連通空間Ｒｃをそれぞれ形成するとともに、槽本体３の内部に、上下方向及び左右方向に所定間隔毎に配し、かつ前後方向に通気路を有する複数の加熱管４ａ…，４ｂ…，４ｃ…，４ｄ…，４ｅ…，４ｆ…を設け、溶解室Ｒｒに配した加熱管４ｄ…，４ｃ…，４ｅ…，４ｆ…に対して熱分解室Ｒｆの上部に配した加熱管４ａ…の温度を高く設定してなる熱分解槽２を備えることを特徴とする。
【０００９】
この場合、好適な実施の形態により、溶解室Ｒｒに配した加熱管４ｃ…，４ｄ…の温度は、廃プラスチックＰ…を溶解させる温度に設定するとともに、熱分解室Ｒｆの上部に配した加熱管４ａ…の温度は、溶解した廃プラスチックＬを熱分解させる温度に設定する。また、加熱管４ａ…，４ｂ…，４ｃ…，４ｄ…，４ｅ…，４ｆ…を組合わせることにより、熱風Ｈが通過する連続した通気路８を構成し、熱風Ｈを供給する上流側の加熱管４ａ…を熱分解室Ｒｆの上部に配するとともに、熱風Ｈを排出する下流側の加熱管４ｆ…を溶解室Ｒｒに配する。
【００１０】
これにより、溶解室Ｒｒに投入された固形の廃プラスチックＰ…は、比較的低温の加熱管４ｆ…，４ｅ…，４ｃ…，４ｄ…により加熱されて溶解する。一方、溶解した廃プラスチックＬは連通空間Ｒｃを通って熱分解室Ｒｆに至る。溶解した廃プラスチックＬは増加するに従って液面が熱分解室Ｒｆの上部に至るため、当該液面が熱分解室Ｒｆの上部に配した高温の加熱管４ａ…に達すれば、当該加熱管４ａ…により加熱され、熱分解により気化する。なお、気化した分解ガスは冷却されることにより、重油（Ａ重油相当）に液化される。
【００１１】
よって、熱分解槽２は溶解槽を兼用するため、装置全体の単純化及び小型コンパクト化が実現し、かつ大幅なコストダウンが図られるとともに、メンテナンスの容易化、さらには、廃プラスチックに対する処理速度が速められることにより、重油の生産性及び生産時の経済性が高められる。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１３】
まず、本実施例に係る廃プラスチックの油化還元装置１の構成について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１４】
図中、２は油化還元装置１の要部を構成する熱分解槽である。この熱分解槽２は、図１及び図２に示すように、前面部３ｆを傾斜させて底面部３ｄ側を狭くした槽本体３を備える。
【００１５】
また、槽本体３の内部における前後方向中間位置における左面部３ｐと右面部３ｑ間には仕切部７を架設する。この仕切部７は内部中空の密閉体として構成する。仕切部７の内部には隔壁９を設け、この隔壁９の前後に前空間Ｓｆと後空間Ｓｒを形成する。よって、当該仕切部７から前方には熱分解室Ｒｆが形成されるとともに、当該仕切部７から後方には溶解室Ｒｒが形成され、さらに、当該仕切部７の下方に連通空間Ｒｃが形成される。
【００１６】
一方、槽本体３の外面下部は外板１４により囲み、当該外板１４と槽本体３間に密閉された空間を有する保温部３２を設ける。この保温部３２には後述する加熱装置３１から保温用オイルＷが供給される。さらに、外板１４を含む槽本体３は外ハウジング１３により覆い、槽本体３の前面部３ｆと外ハウジング１３間に前連通空間Ｃｆを設けるとともに、槽本体３の後面部３ｒと外ハウジング１３間に後連通空間Ｃｒを設ける。
【００１７】
他方、槽本体３の内部には、上下方向及び左右方向に所定間隔毎に配し、かつ前後方向に通気路を有する複数の加熱管４ａ…，４ｂ…，４ｃ…，４ｄ…，４ｅ…，４ｆ…を設ける。
【００１８】
即ち、熱分解室Ｒｆの最上段には左右方向に所定間隔毎に配した四本の加熱管４ａ…を設け、加熱管４ａ…の前端開口は外ハウジング１３の外部に臨ませるとともに、後端開口（内端開口）は仕切部７内の前空間Ｓｆに連通接続する。また、熱分解室Ｒｆの上から二段目には左右方向に所定間隔毎に配した四本の加熱管４ｂ…を設け、加熱管４ｂ…の前端開口は前連通空間Ｃｆに臨ませるとともに、後端開口（内端開口）は前空間Ｓｆに連通接続する。さらに、熱分解室Ｒｆの上から三段目及び最下段には、それぞれ左右方向に所定間隔毎に配した四本の加熱管４ｃ…及び４ｄ…を設ける。この場合、加熱管４ｃ…及び４ｄ…は熱分解室Ｒｆ，連通空間Ｒｃ及び溶解室Ｒｒを貫通し、各加熱管４ｃ…及び４ｄ…の両端開口は、前連通空間Ｃｆと後連通空間Ｃｒにそれぞれ臨ませる。また、溶解室Ｒｒの最上段には左右方向に所定間隔毎に配した四本の加熱管４ｆ…を設け、加熱管４ｆ…の前端開口（内端開口）は仕切部７内の後空間Ｓｒに連通接続するとともに、後端開口は外ハウジング１３の外部に臨ませる。さらに、溶解室Ｒｒの上から二段目には左右方向に所定間隔毎に配した四本の加熱管４ｅ…を設け、加熱管４ｅ…の前端開口（内端開口）は仕切部７内の後空間Ｓｒに連通接続するとともに、後端開口は後連通空間Ｃｒに臨ませる。なお、各加熱管４ａ…，４ｂ…，４ｃ…，４ｄ…，４ｅ…，４ｆ…の相互間隔は１０〜１５ｃｍ程度に設定する。
【００１９】
これにより、加熱管４ａ…→前空間Ｓｆ→加熱管４ｂ…→前連通空間Ｃｆ→加熱管４ｃ…及び４ｄ…→後連通空間Ｃｒ→加熱管４ｅ…→後空間Ｓｒ→加熱管４ｆ…の経路で連続する通気路８が構成される。
【００２０】
また、溶解室Ｒｒの上端には、固形の廃プラスチックＰ…を内部に投入するためのホッパー１２を設ける。さらに、１５は槽本体３の上面を覆うカバーであり、カバー１５の中央上端には分解ガスを回収するダクト１６を接続する。このダクト１６は後述するスクラバー５２に接続される。
【００２１】
一方、最上部に配した加熱管４ａ…の外端開口は、熱風発生装置２１に接続し、かつ加熱管４ｆ…の外端開口は、ブロアー２３…を付設した煙突２２に接続する。これにより、熱風発生装置２１から供給される熱風Ｈは、通気路８を経由し、煙突２２から外部に排出される。この際、熱分解室Ｒｆの上部に配した加熱管４ａ…の温度は、溶解室Ｒｒに配した加熱管４ｄ…，４ｃ…，４ｅ…，４ｆ…に対して高くなる。即ち、上流側に配される加熱管４ａ…の温度に対して下流側に配した加熱管４ｆ…の温度は、熱風Ｈが通気路８…を通る際の放熱によって次第に低下する。したがって、最上部に配した加熱管４ａ…の温度が、溶解した廃プラスチックＬを熱分解させる温度（通常４００℃，塩化ビニルは１７０℃）になった際に、下方に配した加熱管４ｃ…，４ｄ…の温度が、廃プラスチックＰ…を溶解させる温度（通常２５０℃，塩化ビニルは７０℃）になるように、各加熱管４ａ…，４ｂ…，４ｃ…，４ｄ…，４ｅ…，４ｆ…の径，長さ，本数，間隔等の条件を選定する。
【００２２】
なお、加熱管４ａ…の外周面，槽本体３の内面等の溶解した廃プラスチックＬ及び分解ガスの触れる面は、耐熱性を有する液状化ガラス（常温ガラス）を塗布する。加熱管４ａ…及び槽本体３等は、通常、スチール等の金属材料により製造されるため、腐食が発生しやすい。特に、廃プラスチックとして塩化ビニルを用いた場合には、発生する塩素により金属の腐食及び酸化がかなりの速度で進行する。このため、加熱管４ａ…等の表面を液状化ガラス２５ａ…によりコーティングし、耐薬性，耐食性，耐久性等を高める。この場合、図３に示すように、例えば、加熱管４ａの表面に液状化ガラス２５ａ，２５ｂ…を重ね塗りし、多層のガラス層を設けることが望ましい。
【００２３】
また、熱分解槽２には図５に示す保温装置３０を付設する。保温装置３０は加熱装置３１を備える。加熱装置３１には加熱部３３を備え、この加熱部３３の吐出部は図２及び図５に示すように、バルブ３４を有する配管３５を介して前記保温部３２の一側に接続するとともに、加熱部３３の吸入部はバルブ３６を有する配管３７を介して前記保温部３２の他側に接続する。これにより、保温用オイルＷは、加熱部３３により加熱された後、配管３５を介して保温部３２を構成する外板１４と槽本体３間の空間に供給されるとともに、空間内の保温用オイルＷは配管３７を介して加熱部３３に戻される加熱循環回路が構成される。なお、３８はバルブ３９を介して加熱部３３に接続したオイルタンク、４０は加熱部３３の運転及び加熱温度等の各種制御を司る制御部、４１は気化した保温用オイルを液化する機能を含むエクステンション部である。
【００２４】
図４は熱分解槽２を備える油化還元装置１の全体構成を示す。同図中、５１は形状の大きな廃プラスチックを小さく砕くためのクラッシャ、５２は塩素ガスを中和するためのスクラバー、５３はスクラバーに付設したＰＨ調整槽、５４は分解ガスを液化するためのコンデンサ、５５はコンデンサ５４を冷却するための冷却機（クーリングタワー）、５６はポンプ、５７は得られた重油と水を分離するための油水分離槽、５８はフィルタ、５９は重油の貯蔵タンクである。
【００２５】
次に、本実施例の要部を構成する熱分解槽２の機能を含む油化還元装置１の全体動作について、各図を参照して説明する。
【００２６】
まず、熱風発生装置２１により最上部に配した加熱管４ａ…に熱風Ｈを供給する。図１に熱風Ｈの経路を矢印で示す。これにより、加熱管４ａ…は４００℃（塩化ビニルは１７０℃）前後に加熱される。また、下部に配した加熱管４ｃ…，４ｄ…は２５０℃（塩化ビニルの場合は７０℃）前後に加熱される。そして、通気路８を通過した熱風Ｈは煙突２２から外部に排出される。この際、ブロアー２３によって吸気される。
【００２７】
一方、固形の廃プラスチック（ポリエチレン，ポリステロール，塩化ビニル等）Ｐ…はホッパー１２に投入される。この際、大きな廃プラスチックはクラッシャ５１により小さく砕かれる。ホッパー１２に投入された固形の廃プラスチックＰ…は溶解室Ｒｒの内部に供給される。
【００２８】
また、溶解室Ｒｒの内部に供給された廃プラスチックＰ…は、溶解室Ｒｒの底部に落下し、比較的低温の加熱管４ｃ…，４ｄ…により加熱され、溶解する。溶解した廃プラスチックＬは連通空間Ｒｃを通って熱分解室Ｒｆに進入するとともに、槽本体３の内部に蓄えられる。溶解した廃プラスチックＬは増加するに従って液面が熱分解室Ｒｆの上部に至るため、当該液面が熱分解室Ｒｆの上部に配した高温の加熱管４ａ…に達すれば、当該加熱管４ａ…により加熱され、熱分解により気化する。
【００２９】
他方、気化した分解ガスはダクト１６を通ってスクラバー５２に供給され、混在する塩素ガスが中和される。さらに、分解ガスはスクラバー５２からコンデンサ５４に供給され、冷却されることにより、重油（Ａ重油相当）に液化される。コンデンサ５４は冷却機５５から送られる冷却液により常時冷却される。そして、得られた重油は油水分離槽５７に供給される。油水分離槽５７では水と重油が分離され、重油はフィルタ５８により不純物の除去が行われた後、貯蔵タンク５９に供給されて貯蔵されるとともに、一部は熱風発生装置２１に供給されて熱風発生装置２１の燃料に使用される。
【００３０】
なお、夜間等において液化還元装置１の運転を停止している期間では、保温装置３０により、槽本体３を保温する。この場合、保温用オイルＷは、加熱部３３により７０〜４００℃の温度に加熱され、配管３５を介して保温部３２を構成する外板１４と槽本体３間の空間に供給されるとともに、空間内の保温用オイルＷは配管３７を介して加熱部３３に戻される。これにより、槽本体３内に残留する廃プラスチックＬは保温され、運転再開時の立上げ時間を大幅に短縮することができる。
【００３１】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されることなく、細部の構成，形状，素材，数量，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更できる。
【００３２】
【発明の効果】
このように、本発明に係る廃プラスチックの油化還元装置は、前面部を傾斜させて底面部側を狭くした槽本体を有し、この槽本体の内部に仕切部を設けることにより、当該仕切部から前方に熱分解室，当該仕切部から後方に溶解室，当該仕切部の下方に連通空間をそれぞれ形成するとともに、槽本体の内部に、上下方向及び左右方向に所定間隔毎に配し、かつ前後方向に通気路を有する複数の加熱管を設け、溶解室に配した加熱管に対して熱分解室の上部に配した加熱管の温度を高く設定してなる熱分解槽を備えるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００３３】
▲１▼  熱分解槽は溶解槽を兼用するため、装置全体の単純化及び小型コンパクト化を実現できるとともに、大幅なコストダウンとメンテナンスの容易化を図ることができる。
【００３４】
▲２▼  廃プラスチックに対する処理速度が速められるため、重油の生産性及び生産時の経済性を飛躍的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る油化還元装置の要部を構成する熱分解槽の断面側面図、
【図２】図１中Ｘ−Ｘ線断面正面図、
【図３】同熱分解槽における加熱管の一部断面図、
【図４】同油化還元装置の全体構成を示すブロック系統図、
【図５】同油化還元装置に備える保温装置のブロック系統図、
【符号の説明】
１      油化還元装置
２      熱分解槽
３      槽本体
３ｆ    槽本体の前面部
３ｄ    槽本体の底面部
４ａ…  加熱管
４ｂ…  加熱管
４ｃ…  加熱管
４ｄ…  加熱管
４ｅ…  加熱管
４ｆ…  加熱管
７      仕切部
８      通気路
Ｐ…    廃プラスチック
Ｒｆ    熱分解室
Ｒｒ    溶解室
Ｒｃ    連通空間
Ｌ      溶解した廃プラスチック
Ｈ      熱風
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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