(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックを溶融・熱分解してガス化するガス化炉と、このガス化炉に廃プラスチックをバッチ式に投入する投入機構と、このガス化炉で得られた熱分解ガスを冷却・凝縮して油化する油化部とを備え、上記油化部は、上記熱分解ガスを冷却水と気液混合するスクラバーと、このスクラバーで発生した再生油と冷却水を溜める密閉された水槽と、この水槽の上部で上記スクラバーとは他側に設けられ上記スクラバーを通過したガス中の有害物質を中和して除去する中和塔とを備えて構成され、且つ上記中和塔に、上記ガス化炉を加熱するガスバーナに上記中和塔で液化しきれなかったガスを送るためのガス戻しラインが接続され、上記投入機構は、上記ガス化炉の上部開口部に設けられたホッパーと、この上部開口部を開閉するスライド式のシャッターと、このシャッターのスライドを案内するレールとを備え、このレールは上部開口部に向かって傾斜するように設けられ、上記上部開口部の閉鎖時に上記シャッターを上記上部開口部上端に設けられたシール部材に密着させて密閉するように構成されたことを特徴とする廃プラスチック油化装置。
【請求項２】
上記中和塔は、縦型塔体内に上記スクラバーで液化しきれなかったガスに上記水槽内に溜められた冷却水の一部に中和剤を混入したものを吹き付けるためのスプレーノズルと、このスプレーノズルの上部に設けられたデミスターと、このデミスターの上部に設けられデミスターに冷却水を供給して上記デミスターの詰まりを防止するためのスプレーノズルとを備えて構成される請求項１記載の廃プラスチック油化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気製品、家庭用品、自動車、ＰＥＴボトル等といった殆どの工業製品に使用されているプラスチックを油化して燃料油等として有効活用するための廃プラスチック油化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、増加の一途を辿るゴミの処理対策のうち、最も重要な課題の一つとして電気製品、家庭用品、自動車、ＰＥＴボトル等といった殆どの工業製品に使用されているプラスチック部品やプラスチック容器の処分がある。
【０００３】
すなわち、このような廃プラスチックは、生ゴミや木材ゴミ等のような微生物による生分解が困難であるため、その殆どが焼却処分されているのが現状であるが、周知の通り、プラスチックは、焼却時に大量の煤煙や有害ガスを発生する上にその燃焼温度の高さゆえに焼却炉に悪影響を及ぼす等といった問題がある。
【０００４】
そのため、近年ではこの廃プラスチックを回収し、貴重なリサイクル資源の一つとして再利用することも試みられているが、そのリサイクルに際しては、例えば成分や色合い等毎に回収・分別しなけらばならない等といった煩わしい作業が伴うことから、多大なコストと手間を要し、経済的に採算が合わないといった欠点がある。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、処分やリサイクルが困難な廃プラスチックを効果的に処分すると共にこれを再生油等として有効活用できる新規な廃プラスチック油化装置及び油化方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、廃プラスチックを溶融・熱分解してガス化するガス化炉と、このガス化炉に廃プラスチックをバッチ式に投入する投入機構と、このガス化炉で得られた熱分解ガスを冷却・凝縮して油化する油化部とを備え、上記油化部は、上記熱分解ガスを冷却水と気液混合するスクラバーと、このスクラバーで発生した再生油と冷却水を溜める密閉された水槽と、この水槽の上部で上記スクラバーとは他側に設けられ上記スクラバーを通過したガス中の有害物質を中和して除去する中和塔とを備えて構成され、且つ上記中和塔に、上記ガス化炉を加熱するガスバーナに上記中和塔で液化しきれなかったガスを送るためのガス戻しラインが接続され、上記投入機構は、上記ガス化炉の上部開口部に設けられたホッパーと、この上部開口部を開閉するスライド式のシャッターと、このシャッターのスライドを案内するレールとを備え、このレールは上部開口部に向かって傾斜するように設けられ、上記上部開口部の閉鎖時に上記シャッターを上記上部開口部上端に設けられたシール部材に密着させて密閉するように構成されたものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、ガス化炉の上部開口部側に設けられた投入機構から廃プラスチックをバッチ式に投入してガス化炉内を密閉状態としてから廃プラスチックを加熱溶融することで廃プラスチックを熱分解してガス化した後、この熱分解ガスを油化部において冷却・凝縮して可燃性の分解液を得るようにしたものである。従って、従来処分やリサイクルが困難な廃プラスチックを効果的に処分するだけでなく、この凝縮液である分解油を再生油等として有効活用することが可能となる。
【０００８】
また、この油化部を、上記熱分解ガスを冷却水と気液混合して油化するスクラバーと、このスクラバーで発生した再生油と冷却水を溜める水槽と、水槽の上部で上記スクラバーとは他側に設けられ上記スクラバーを通過したガス中の有害物質を中和して除去する中和塔とで形成したため、発生した再生油と水槽内で効果的に比重分離できると共に、油化しきれなかったガス中に臭素や塩素等の有害物質が含まれている場合であっても、これがスクラバー及び中和塔で中和されて無害化されるため、有害物質がそのまま系外に流れ出て周囲の環境を著しく悪化させるおそれがなくなる。また、中和塔に、ガス化炉を加熱するガスバーナに中和塔で液化しきれなかったガスを送るためのガス戻しラインを接続したため、中和されたガスを、ガスバーナの燃料として再利用できる。
【０００９】
さらに、この投入機構が、ガス化炉の上部開口部に設けられたホッパーと、この上部開口部を開閉するスライド式のシャッターと、このシャッターのスライドを案内するレールとを備え、このレールは上部開口部に向かって傾斜するように設けられ、上記上部開口部の閉鎖時に上記シャッターを上記上部開口部上端に設けられたシール部材に密着させて密閉するように構成されたことにより、ガス化炉への廃プラスチックの投入を瞬時に行うことができると共に、ガス化炉内を密閉可能となるため、ガス化炉からのガスの流出を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１及び図２は本発明に係る廃プラスチック油化装置の実施の一形態を示したものである。
【００１２】
図示するように、この廃プラスチック油化装置は、廃プラスチックをガス化炉１側にバッチ式に投入するための投入機構２と、この投入機構２から投入された廃プラスチックを加熱し、溶融・熱分解してガス化するためのガス化炉１と、このガス化炉１で発生した熱分解ガスを冷却・凝縮して油化（液化）するための油化部３と、この油化部３で得られた分解液（凝縮液）Ｎを溜めるための回収槽４とから主に構成されている。
【００１３】
このガス化炉１は、耐熱性の槽本体６の上部開口部に、廃プラスチックをバッチ式に投入するための投入機構２を備えると共に、その底面及び周囲に加熱ジャケット７を備えたものであり、投入された廃プラスチックをこの加熱ジャケット７で加熱・溶融すると共に、さらにその溶融液Ｌを沸点以上に加熱してガス化（気化）し、槽本体６側面上部のガス出口８からガスラインＧに流すようになっている。
【００１４】
この加熱ジャケット７は、ガスバーナー９から供給される高温の燃焼ガスを槽本体６の周囲に流して槽本体６全体を均一に加熱するものであり、加熱後の燃焼ガスを排気ガスラインＧ１から大気中へ排気するようになっている。尚、この排気ガスラインＧ１には、排ガス処理手段１０が備えられており、燃焼ガスを清浄化して大気中に放出するようになっている。
【００１５】
また、このガス化炉１に備えられた投入機構２は、そのガス化炉１の上部開口部上に設けられたホッパー１１と、この上部開口部を開閉するためのスライド式のシャッター１２とから主に構成されており、ホッパー１１側に投入された廃プラスチックをシャッター１２上に載せた後、このシャッター１２をスライド移動させることでその上方の廃プラスチックを一気にガス化炉１内に投入できるようになっている。尚、クレーン等によって搬送されてきた廃プラスチックを直接投入することも可能となっている。
【００１６】
すなわち、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、このシャッター１２の両側には、このシャッター１２のガイド１３，１３，１３，１３を係合するためのレール１４，１４，１４，１４が設けられており、このレール１４，１４，１４，１４に沿ってシャッター１２がスライドすることでガス化炉１の上部開口部の開閉が瞬時に行われるようになっている。そして、さらにこのシャッター１２の側面にはその長さ方向に延びるラック１５が形成されており、このラック１５に係合するピニオン１６をモータ１７によって駆動することによってシャッター１２のスライド制御、すなわちガス化炉１の上部開口部の開閉制御が任意に行われるようになっている。
【００１７】
さらに、図示するように、このレール１４，１４，１４，１４は、その先端が上部開口部側に向かって斜め下方に傾斜しており、シャッター１２が閉まる瞬間にそのガイド１３，１３，１３，１３を押し下げるように案内してシャッター１２全体を上部開口部上端に設けられたシール部材１８に密着させることで、ガス化炉１の上部開口部を密閉するような構造となっている。
【００１８】
油化部３は、図１に示すように、密閉された水槽２０に、ジェットスクラバー２１と中和塔５とを備えると共に、排油ラインＬ１と、循環ラインＬ２と、排水ラインＬ３と、給水ラインＬ４とを接続したものであり、上記ガスラインＧから送られてきた熱分解ガスをジェットスクラバー２１から水槽２０内に導入すると共に、導入に際して循環ラインＬ２から供給される中和剤を含む冷却水によってこれを中和しながら急冷・凝縮して液化し、液化した再生油を排油ラインＬ１から回収槽４内に流すようになっている。すなわち、この循環ラインＬ２は、水槽２０の底部とジェットスクラバー２１間を連結すると共にその間に固液分離手段２２と循環ポンプ２３とを備えたものであり、既に水槽２０内に溜められた冷却水の一部を循環ポンプ２３で抜き出し、これを固液分離した後、ジェットスクラバー２１側に供給することで中和を行いながらガスの冷却・凝縮用冷媒として利用するようになっている。また、この水槽２０内には、溢流堰２４が設けられており、水槽２０内で凝縮・液化して溜まった再生油をオーバーフローさせて排油ラインＬ１側に流すようになっている。尚、この水槽２０内の冷却水は、次に述べる中和塔５側に接続された給水ラインＬ４から供給されると共に、水槽２０側に設けられた排水ラインＬ３から順次供給された分だけ排水されるようになっている。
【００１９】
中和塔５は、下端部が上記水槽２０の気相側に連通された縦型塔体２５内にデミスタ２６とスプレーノズル２７，２８を上下多段に備えたものであり、上記スクラバー２１側で液化しきれなかったガスに対して下段側のスプレーノズル２８から中和剤タンク２９内の中和剤が混入した冷却水をスプレーしてガス中の有害物質を中和して除去するようになっている。尚、この中和塔５には、ガス戻しラインＧ２が接続されており、この中和塔５で液化しきれなかった熱分解ガスを上述したガスバーナ９側に送り、ガスバーナ９の燃料として再利用できるようになっている。また、この循環ラインＬ２と中和剤タンク２９間を接続する中和剤ラインＬ５には、中和剤供給ポンプ３０が設けられており、中和剤タンク２９内の中和剤を循環ラインＬ２側に流すようになっている。また、スプレーノズル２７は油化部３内に冷却水を間欠的に補給すると共に、デミスター２６の詰まり防止も兼ねてデミスター２６上に設けられるようになっている。
【００２０】
また、排油ラインＬ１側にも循環ラインＬ２と同様に固液分離手段３１が設けられており、これを流れる再生油中から固形分（粉体）を分離して正常な再生油を得るようになっている。
【００２１】
次に、このような構成をした本発明の廃プラスチック油化装置を用いた廃プラスチック油化方法の一例を説明する。
【００２２】
図１に示すように、先ず、投入機構２のシャッター１２を開き、その上部開口部から槽本体６内に廃プラスチックと共に少量の水を投入した後、シャッター１２を閉じてその槽本体６内を密閉状態としてからガスバーナー９からジャケット７内に高温の燃焼ガスを流してその内部を底面及び周囲から均一に加熱する。すると、この加熱によって先ず最初に水分が蒸発し、これが蒸気となってガス出口８からガスラインＧに流れ出た後、油化部３を通過して排油ラインＬ１側に流れ、これによってガス化炉１内は勿論、ガスラインＧ及び油化部３並びに排油ラインＬ１内が蒸気で満たされ、その内部に溜まった空気の殆どが全て系外へ排出されることになる。
【００２３】
次に、この初期投入の水が全て蒸発してその槽本体６内の温度がさらに上昇すると、投入された廃プラスチックが溶融・液化して溶融液Ｌとなり、やがてその一部が順次熱分解してガス化し、ガス出口８からガスラインＧに流れ出た後、油化部３のジェットスクラバー２１側に達する。このジェットスクラバー２１側に達した高温の熱分解ガスは、循環ラインＬ２から吹き出される冷却水と気液接触されることによって急激に冷却されて凝縮・液化した後、分解液Ｎとなって冷却水と共に水槽２０内に溜められることになる。
【００２４】
ここで得られた分解液Ｎと冷却水は、水槽２０内底部に落下して溜められた後、所定時間経過後に比重分離して液面付近に分解液Ｎが、底部に水分がそれぞれ相分離した後、分解液Ｎ及び粉体が溢流堰２４をオーバーフローして排油ラインＬ１側へ流れ出た後、気液分離手段３１で気液分離されて粉体（固形物）と液体に分離されることによって再生油Ｎとして回収槽４内に回収されることになる。
【００２５】
そして、この再生油Ｎは、その殆どがスチレンモノマーや低分子ポリエチレン等を主成分とする可燃性の液体であるため、これをボイラー等の燃料油としてそのまま、あるいは灯油等と混合して有効利用できることは勿論、新たなプラスチックの原料として再利用することも可能となる。
【００２６】
一方、水槽２０の底部に相分離した水分の一部は、循環ラインＬ２の循環ポンプ２３によって抜き出され、再びジェットスクラバー２１側に供給されて冷却水として再利用されると同時に残りが排水ラインＬ３から水槽２０外へ排水されることになるが、このとき、熱分解ガス中にフタル酸等の成分が含まれていると、これが液化を経ずに直ちに固形化して水槽２０内底部に溜まり、冷却水と共に抜き出されることになる。このとき、上述したようにこの循環ラインＬ２には気液分離手段２２が設けられているため、冷却水と共に抜き出された固形物はこの気液分離手段２２によって分離されるため、水槽２０内にそのまま滞まるようなことはない。特に処理するプラスチック中にＰＥＴボトル（ポリエチレンテレフタレート）等が含まれている場合には、この固形物の発生量は飛躍的に増加し、水槽２０の容積を減少させてしまうように思われるが、上述したように、その固形物は、水槽２０内が水分を抜き出される際に、あるいは凝縮液と共に溢流して再生槽４に流れる際に、上述したような固液分離手段２２，３１によって分離回収されるようになっているため、そのようなおそれはない。
【００２７】
他方、この水槽２０内に流れ込んだ熱分解ガスのうち、液化しきれなかった熱分解ガスと、冷却によっても液化しない塩素や臭素等の有害成分は、そのままガスの状態で水槽２０内に流れ込んだ後、スプレー塔５側に達し、ここで再び新たに供給される冷却水で冷却・凝縮されると共に、中和剤ラインＬ５から供給される中和剤によって中和されることによって無害化されてからガス回収ラインＧ２側へ流れ、ガスバーナー９の燃料ガス等として無駄なく有効利用されることになる。
【００２８】
このように本発明は、廃プラスチックを加熱・溶融すると共に、熱分解・ガス化してからこれを液化して可燃性の再生油として回収するようにしたため、従来、その殆どがそのまま焼却処分されていた廃プラスチックを有効利用することが可能となる。その結果、焼却処分時に発生する有害ガス等による環境悪化を未然に防止することができると同時に、限りある資源の有効活用を達成することができる。また、廃プラスチックをそのままリサイクルする従来方法に比べてコストも安価となる上に、そのまま燃料油としてのみならず新たなプラスチック原料として再利用することも可能となる。
【００２９】
また、本発明では、加熱によって溶融・ガス化する熱可塑性プラスチックであれば、その材料や成分に係わりなく、殆どのプラスチックを油化処理することができる。すなわち、スチレンやエチレン等のモノマーを重合させた熱可塑性樹脂の場合では、単に溶融・ガス化しただけでは有害なガスは殆ど発生することはないが、例えば、建築用資材や自動車の内装材等に用いられている特殊なプラスチック中には、難燃性を付与するために臭素等の難燃剤や塩素ビニル等の塩素分が添加・複合されているものがあり、これら臭素や塩素等の人体に有害な成分を含んだ廃プラスチックを加熱溶融すると、これら臭素や塩素等が揮発して塩化水素等の有害ガスとなって発生し、これが凝縮されずにそのまま大気中に漏れ出してしまうことがある。そのため、本発明は上述したように、油化部３に中和塔５を一体的に設け、これら有害ガスを含んだ熱分解ガスを中和塔５において、例えば消石灰（Ｃａ（  ＯＨ）  ２  ）等の中和剤で中和するようにしたことから、この有害成分が無害化されるため、周囲の環境の悪化等といった不都合を未然に回避することができる。
【００３０】
また、本実施の形態は、処理開始前にガス化炉１内に一定量の廃プラスチックを投入し、その全ての熱分解・ガス化が終了した時点で再度新たに廃プラスチックを投入して処理するといったバッチ方式であるため、その処理の都度、シャッター１２の開閉作業を繰り返さなければならないが、上述したように、本発明のシャッター１２をモーター１７によって瞬時に開閉制御できるスライド方式としたため、開閉時間も極めて短時間で済むことから、投入時におけるガス漏れ量も極めて少なくすることが可能となる。
【００３１】
また、混合廃プラスチックの場合、沸点等に大きな差があるが、本発明はバッチ式の上にガス化炉１の温度を任意に設定できるため、最も沸点の高い廃プラスチックに合わせて温度設定すれば、混合廃プラスチックであっても容易に処理することができる。
【００３２】
尚、本実施の形態では、ガス化炉１における熱源としてガスバーナー９を用いた例で説明したが、図１に示すように、このガスバーナー９に代えてあるいはガスバーナー９と共に、温度制御が容易な電気ヒータを用いても良い。また、ジェットスクラバー２１に代えてベンジュリー式のスクラバーを用いても良い。
【００３３】
また、本発明の処理対象である廃プラスチックが大型のものである場合は、これを予め細かく粉砕して投入することになるが、この場合には投入機構２にさらにミル等の粉砕・細分化機構を備え、この粉砕・細分化機構によって自動的に粉砕・細分化してホッパー１１側に投入するような構成とすれば、その処理効率をより向上させることも可能となる。
【００３４】
さらに、有害物質の含有量が多い廃プラスチックを対象とする場合には、中和能力を高めるためにガスラインＧの途中に乾式の中和槽を付け加えるようにしても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、廃プラスチックを加熱・溶融して減容化し、熱分解・ガス化した後、これを凝縮して再生油等として経済的に回収することができる。従って、従来、その殆どがそのまま焼却処分されていた廃プラスチックを有効利用することが可能となるため資源の有効活用が達成できると共に、焼却処分に起因する周囲環境の悪化等を未然に防止することができる。さらに、廃プラスチック中に塩素や臭素等の有害成分が含まれていてもこれを効果的に中和して無害化できるため、殆どの熱可塑性プラスチックを効率良く油化処理することができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃プラスチック油化装置の実施の一形態を示す全体構成図である。
【図２】（  Ａ）  は、本発明に係る投入機構のシャッターを閉じた状態を示す断面図である。
（  Ｂ）  は、本発明に係る投入機構のシャッターを開いた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ガス化炉
２  投入機構
３  油化部
４  回収槽
５    中和塔
１１  ホッパー
１２  シャッター
Ｇ  ガスライン
Ｌ  溶融液
Ｎ  分解液（再生油）
【図１】
0003619738.tif 000002
【図２】
0003619738.tif 000003