(57)【要約】【課題】廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等の熱分解油化処理システムにおいて高温状態の熱分解ガスのエネルギーを有効利用して、油分から1石成分を効率的に分離して、良質な再生油を得る。【解決手段】  下部タンクと、下部タンクを加熱するヒーターと、上部にオフガス流出口を有する蒸留筒と、冷却域と、冷却部で液化された液化成分を収集する液化成分収集手段と、蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上に設けた温度センサーと、ヒーターを制御する制御手段とを有し、該制御手段は温度センサーから検知温度を得て、ヒーターをＯＮ／ＯＦＦして蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度を所定の温度に制御することを特徴とする、熱分解油化処理システム。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等を熱分解して、その中から油分を取り出しリサイクルするための熱分解油化処理システムであって、該熱分解油化処理システムは熱分解機構と熱分解ガス処理機構を含み、該熱分解ガス処理機構は蒸留装置を含み、該蒸留装置は、
１）熱分解ガス導入口と、再生油排出口と、ドレイン口を有し、熱分解油化処理システムによって熱分解された熱分解ガスを熱分解ガス排気パイプ及び熱分解ガス導入口を介して受け入れる下部タンクと、
２）下部タンクを加熱するヒーターと、
３）下部タンクに連結され、下部タンクから上方に延び、上部にオフガス流出口を有する蒸留筒と、
４）蒸留筒の上部に設けられた冷却域と、
５）蒸留筒の内部で冷却部の下方に設けられ、冷却部で液化された液化成分を収集する液化成分収集手段と、
６）液化成分収集手段で収集された液化成分を貯留する液化成分貯留手段と、
７）液化成分貯留手段によって貯留された液化成分を外部に排出する液化成分排出手段と、
８）蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上に設けた温度センサーと、
９）ヒーターを制御する制御手段とを有し、該制御手段は温度センサーから検知温度を得て、ヒーターをＯＮ／ＯＦＦして蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度を所定の温度に制御することを特徴とする、熱分解油化処理システム。
【請求項２】
液化成分収集手段の直上の温度が約１２５℃となるように、下部タンクの所定の温度が制御されている、請求項１に記載の熱分解油化処理システム。
【請求項３】
液化成分が第一石油類（１石）である、請求項１または２のいずれかに記載の熱分解油化処理システム。
【請求項４】
補助加熱手段が冷却部の下方の蒸留筒に設けられ、蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度が所定の温度を下回った時に、補助加熱手段をオンして蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度を所定の温度に制御する、請求項１乃至３のいずれかに記載の熱分解油化処理システム。
【請求項５】
蒸留筒が、リフラックスコンデンサーの上部に前記冷却域を設け、前記液化成分収集手段と、前記液化成分貯留手段と、前記液化成分排出手段と、前記温度センサーと、前記制御手段とを設けることによって形成された、請求項１乃至４のいずれかに記載の熱分解油化処理システム。
【請求項６】
液化成分収集手段が、パンチングメタルで形成された漏斗体である、請求項１乃至５のいずれかに記載の熱分解油化処理システム。
【請求項７】
廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等を熱分解して得た高温の熱分解ガスを蒸留装置の下部タンクに導入し、蒸留筒も用い熱分解ガスの有する熱を利用して油分を蒸留し、冷却部で冷却してオフガスを外部に流出するとともに、蒸留筒内部で冷却部下方に液化成分収集手段を設け、蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度を所定の温度に制御しつつ、冷却部で液化した液化成分を液化成分収集手段で集め、蒸留筒の外部に取り出すことを特徴とする、熱分解油化処理方法。
【請求項８】
液化成分収集手段の直上の温度が約１２５℃となるように、下部タンクの所定の温度が制御されている、請求項７に記載の熱分解油化処理方法。
【請求項９】
液化成分が第一石油類（１石）である、請求項７または８のいずれかに記載の熱分解油化処理方法。
【請求項１０】
補助加熱手段が冷却部の下方の蒸留筒に設けられ、蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度が所定の温度を下回った時に、補助加熱手段をオンして蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度を所定の温度に制御する、請求項７乃至９のいずれかに記載の熱分解油化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等を熱分解して油分を回収する熱分解油化処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等の熱分解油化処理システムにおいて生産される再生油は、炭化水素油の混合物であり、炭素連鎖数では４から４０付近までの成分が含まれている。消防法では燃料油は危険物として分類されており、その中で引火点が２１℃未満の成分を第１石油類（通称「１石」という）と言い、一般室内で引火の危険があるため、その貯蔵・輸送については規制がある。廃棄プラスチック等の再生油は、工業用の燃料（バーナー、ディーゼルエンジン等）に使用されるが、1石成分を含んでいると取扱いに規制が多く、又、危険でもあり、1石成分を除去することが要求されている。
【０００３】
従来、再生油は熱分解油化処理システムにおいて得られた油分／水分の混合物から分離生産されるが、再生油から1石成分を分離するには、一般に蒸留器が用いられる。蒸留器は廃棄プラスチック熱分解油化処理システムとは別に設けられ、得られた再生油を再度加温して1石成分を蒸留分離して精製再生油を得る。しかしながら、一旦冷却された再生油を再度加熱しているので別途蒸留エネルギーが必要とされ、再生油のコストを引上げることになる。従来技術においては、熱分解油化処理システムでの油分／水分の混合物から分離生産することと、別体の蒸留器での精製再生油の生成が簡便な手段なので、蒸留器を熱分解油化処理システムに組み込むことの要求も発想も存在しなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１２４５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等の熱分解油化処理システムにおいて高温状態の熱分解ガスのエネルギーを有効利用して、油分から液化成分、より詳しくは1石成分を効率的に分離して、熱分解油化処理システムにより良質な再生油を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明は、廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等を熱分解して、その中から油分を取り出しリサイクルするための熱分解油化処理システムであって、該熱分解油化処理システムは熱分解機構と熱分解ガス処理機構を含み、該熱分解ガス処理機構は蒸留装置を含み、該蒸留装置は、
１）熱分解ガス導入口と、再生油分排出口と、ドレイン口を有し、熱分解油化処理システムによって熱分解された熱分解ガスをパイプ及び熱分解ガス導入口を介して受け入れる下部タンクと、
２）下部タンクを加熱するヒーターと、
３）下部タンクに連結され、下部タンクから上方に延び、上部にオフガス流出口を有する蒸留筒と、
４）蒸留筒の上部に設けられた冷却域と、
５）蒸留筒の内部で冷却部の下方に設けられ、冷却部で液化された液化成分を収集する液化成分収集手段と、
６）液化成分収集手段で収集された液化成分を貯留する液化成分貯留手段と、
７）液化成分貯留手段によって貯留された液化成分を外部に排出する液化成
分排出手段と、
８）蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上に設けた温度センサーと、
９）ヒーターを制御する制御手段とを有し、該制御手段は温度センサーから検知温度を得て、ヒーターをＯＮ／ＯＦＦして蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度を所定の温度に制御することを特徴とする、熱分解油化処理システムに関する。
【０００７】
本発明の熱分解油化処理システムの好ましい態様には以下のものがある。それらの任意の組み合わせも、特に本発明と矛盾しなければ、本発明の好ましい態様である。
（２）液化成分収集手段の直上の温度が約１２５℃となるように、下部タンクの所定の温度が制御されている。
（３）液化成分が、実質的に第一石油類（１石）である。実質的にとは、第一石油類（１石）以外の成分が不純物として多少混入する場合も排除するものではないことを示す。
（４）補助加熱手段が冷却部の下方の蒸留筒に設けられ、蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度が所定の温度を下回った時に、補助加熱手段をオンして蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度を所定の温度に制御する。
（５）蒸留筒は、リフラックスコンデンサーの上部に前記冷却域を設け、前記液化成分収集手段と、前記液化成分貯留手段と、前記液化成分排出手段と、前記温度センサーと、前記制御手段とを設けることによって形成されている。
（６）液化成分収集手段が、パンチングメタルで形成された漏斗体である。
【０００８】
（７）さらに、本発明は、廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等を熱分解して得た高温の熱分解ガスを蒸留装置の下部タンクに導入し、蒸留筒も用い熱分解ガスの有する熱を利用して油分を蒸留し、冷却部で冷却してオフガスを外部に流出するとともに、蒸留筒内部で冷却部下方に液化成分収集手段を設け、蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度を所定の温度に制御しつつ、冷却部で液化した液化成分を液化成分収集手段で集め、蒸留筒の外部に取り出すことを特徴とする、熱分解油化処理方法に関する。
【０００９】
本発明の熱分解油化処理方法の好ましい態様には以下のものがある。それらの任意の組み合わせも、特に本発明と矛盾しなければ、本発明の好ましい態様である。
（８）液化成分収集手段の直上の温度が約１２５℃となるように、下部タンクの所定の温度が制御されている。
（９）液化成分が実質的に第一石油類（１石）である。実質的にとは、第一石油類（１石）以外の成分が不純物として多少混入する場合も排除するものではないことを示す。
（１０）補助加熱手段が冷却部の下方の蒸留筒に設けられ、蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度が所定の温度を下回った時に、補助加熱手段をオンして蒸留筒の内部で液化成分収集手段の直上の温度を所定の温度に制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の熱分解油化処理システムは、以下の効果を有する。
熱分解槽で発生した熱分解ガスの熱をそのまま蒸留に利用できる構造としたので、蒸留装置を別置きで処理する場合に比し、大幅に省エネとなる。
また、1石収集手段６１の直上の温度を１石収集に適した温度に制御可能となっているので、1石を実質的に含まない再生油分（実質的に第二石油類（２石）及び第三石油類（３石）からなる、「実質的に」は上記と同じ）を確実に得ることを可能とする。
【００１１】
さらに、熱分解ガス処理のための蒸留装置において1石を油分から分離して外部へ取出すため、冷却器の負荷が減少するとともに、低沸点成分を十分に液化できるようになるので、オフガスの発生量は低減することができる。
また、従来の冷却方式の構造をそのまま転用できるので、既存方式のスペースを上回ることなく、1石分離機構を導入できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等の熱分解油化処理システム全体を示す概念図である。
【図２】図２は、本発明の特徴部である蒸留装置１０ａを模式的に図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明について説明する前に、本発明をするに至った経緯を説明する。
熱分解油化処理システムのプロセスでは、熱分解温度は450℃付近であり、熱分解ガスの温度は熱分解開始時で110℃付近、熱分解終了時で270℃付近であるから、この高温状態において1石分離が可能となれば優れたエネルギー効率が得られるとの発想の下、熱分解油化処理システムに適合させた蒸留機構を同システムの熱分解機構のすぐ下流に組込むことによって本発明を完成した。これにより、熱分解油化処理システムのトータル的な設備費もエネルギー消費も少なくすることを可能とした。
【実施例】
【００１４】
以下に本発明に係る廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等の熱分解油化処理システムの一実施態様を添付図面に基いて説明する。図１は、本発明の廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等の熱分解油化処理システム全体を示す概念図であり、図２は熱分解ガス処理機構を模式的に示す。なお、本発明は、図示する実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変更、変形ができることは言うまでもない。
【００１５】
図１に示す本発明の熱分解油化処理システムは、熱分解機構Ａと、熱分解ガス処理機構Ｂとを含む。本発明の熱分解油化処理システムは、熱分解ガス処理機構Ｂとして蒸留装置を用いたことを特徴とする。熱分解機構Ａは熱分解槽１と熱分解槽１を加熱する電気炉２とからなり、廃棄プラスチック等を投入口より、熱分解槽１に投入する。熱分解槽１に投入された廃棄プラスチック等は、攪拌機３で攪拌下に、例えば約４００度の温度に加熱され、炭化物と熱分解ガスとに分解される。熱分解ガスの発生を促進するため、窒素発生装置（図示せず）を熱分解槽１の近傍に配置し、適宜、熱分解槽１に、窒素を送り込むこともできる。
【００１６】
炭化物は熱分解槽１に残留し、熱分解ガスは、熱分解ガス排気パイプ４を通って熱分解ガス処理機構Bに送られる。熱分解ガス処理機構Bは、本実施態様では蒸留装置１０ａと蒸留装置１０ｂとからなり、蒸発装置１０ａと蒸発装置１０ｂは、前者は熱分解ガス排気パイプ４と連結される熱分解ガス導入口１２と、オフガス出口１３を有する冷却域１４を有する点で後者と異なり、蒸留筒１０ａの下部タンクと蒸留筒１０ｂの下部タンクは連結され、油水混合物を前者から後者に移送可能となっている。また、オフガスライン２１はオフガスシールポット２９に連結され、オフガス（冷却域で液化しない低沸点成分：メタン、プロパン等）はスクラバー２３、逆火防止器２４を通って燃焼装置（フレアスタック）Ｃに送られ、燃焼装置Ｃによって燃焼させる。２５ａは排気ファン、２５ｂは点火ヒーター、２５ｃは白金触媒、２５ｄは排気筒である。
【００１７】
蒸留装置１０ｂの蒸留器下部タンクは冷却部３０ａを介して油水分離槽３１に連結され、油水分離槽３１は分離された再生油分（２石、３石）を貯留する再生油分タンク３２に連結されている。再生油分タンク３２に貯蔵された再生油分は、必要に応じて油ポンプ３３によってバーナーやディーゼル機器に送られ燃焼・発電のための燃料として使用される。
【００１８】
一方、蒸留器で分離された１石は１石ライン３４を介して冷却部３０ｂを通って１石シールポット３５に貯留され、貯留された１石は１石蒸発器３６に送られ、逆火防止器３７を介して燃焼装置Ｃに送られ、燃焼させる。冷却水タンク４０に貯留された冷却水は、循環ポンプ４１によってチラー４２を通って蒸留装置１０ａ及び冷却部３０ａ、３０ｂを循環させられる。なお、本実施態様では、蒸留装置１０ａ、１０ｂとを用いたが、多少蒸留精度が落ちるのを許容する場合には後続の蒸留装置１０ｂを省略することもでき、また逆に蒸留精度を上げるためには後続の蒸留装置１０ｂをさらに追加することもできる。
【００１９】
図２は、本発明の特徴部である蒸留装置１０ａを図示する。蒸留装置１０ａは、下部タンク５１と、下部タンク用加熱ヒーター５２と、下部タンク５１の上部に連通され、下部タンク５１から上方に延びる蒸留筒５３と、蒸留筒の上部に設けられ、オフガス流出口１３を備えた冷却域（冷却器）１４を有する。下部タンク５１は、熱分解ガス導入口１２と、再生油排出口５７と、ドレイン口５８を有し、ドレインはドレインバルブ５９を介して、排出されるようになっている。また、下部タンク５１内の油分と水分を攪拌する攪拌機６０が設けられている。再生油排出口５７からは、再生油分と水分の混合液が排出される。
【００２０】
蒸留筒５３内部で冷却域１４の下方には、ロート状の液化１石成分収集手段６１が設けられ、冷却域１４で液化された液化１石成分を収集する。本実施態様では、ロート状収集手段はパンチングメタルで作製され、蒸気はパンチングメタルの穴を抜けて上昇し、冷却域１４で冷却されるようになっている。ロート状の液化１石成分収集手段６１の脚部の下方には１石ポット６２が設けられ、１石ポット６２内に収集された１石は１石バルブ６３を開いて１石ライン３４、冷却部３０ｂを通って１石シールポット３５に貯留されるようになっている。図中、６４は冷却部の下方に設けられた補助加熱手段（バンドヒーター）を示し、６５は整流板を示す。上述の通り、１石成分収集手段６１の上部の熱分解ガスは冷却され、凝縮（液化）して１石となるが、１石成分収集手段６１の下方の蒸留筒５３の中では、１石成分より高沸点の熱分解ガスが液化して再生油になり、下部タンクに貯留し、排出口より流出する。
【００２１】
熱分解槽で発生した熱分解ガスを蒸留器１０ａの下部タンク５１に取り込み、熱分解ガスの温度を測定して蒸留温度以下であれば、ヒーター５２で加温する構造とされ、熱分解ガスの熱をそのまま蒸留器１０ａにおける蒸留のための熱に利用する。図２において、Ｓは蒸留筒５３内部で１石収集手段６１の上方かつ冷却域１４の下方に配置したセンサーであり、７０はセンサーＳとヒーター５２に接続された制御装置であり、センサーＳで検知された温度のフィードバックを受けてセンサーＳ近辺の温度を所定の設定温度にするためにヒーター５２のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００２２】
センサーＳ近辺の温度を所定の設定温度にするには、以下のように試運転して決定する。
下部タンクの油面レベル付近まで、2石燃料油を満たしておき、ヒーター５２にて下部タンク内の2石燃料油を設定値に加温して置く。試運転においては、下部タンクに1石を混入した燃料油を満たし、下部タンクを加温し、1石収集手段６１の直上（センサーSの近傍）の温度が１２５℃になる時の下部タンクの温度を、設定温度とする。熱分解ガス管から熱分解ガスが流入してくると、熱分解開始時は温度が低下する傾向となるので、設定値を維持するようにヒーター５２で加温する。熱分解が活発化し、下部タンクの温度が設定値を超えるようになったときは、制御装置７０により下部タンクヒーター５２の電流値を下げて、1石収集手段６１直上の温度を、例えば１２５℃を維持するように制御する。
【００２３】
下部タンクが過熱すると、１石成分収集手段６１の上部温度が設定値より上がる事が想定される。その対策としては、蒸留筒の中間の外周に冷却用の水配管等を巻き付ける、あるいは冷却水を流すジャケットを取り付ける等の適当な冷却手段を設ける。タンクが過熱すると２石成分が１石成分に混入するようになるが、１石成分分離を目的とした場合、その目的は達しているので、多少の過熱は問題ない。但し、１石は利用方法がないため燃焼処理をしているので、２石が混入すれば、その分だけ再生油の回収率が下がる事になるが、再生油回収率については大差はないと考えられる。
【００２４】
蒸留筒５３は放熱により、下部タンクと1石収集手段６１の間を冷却するので、1石収集手段６１直上の温度が１２５℃より低下する場合は、バンドヒーター６４をＯＮにして蒸気を上昇させる。1石収集手段６１より上昇した蒸気は、冷却域１４にて冷却され、液化されて1石収集手段６１で収集され、1石収集手段６１から1石ポット６２に貯留され、外部へ１石ライン３４で取出され、1石冷却器３０ｂで冷却され、1石シールポット３５に貯留される。冷却域１４の冷却水温度を、例えば15℃に維持すると、1石成分は全成分が液化するので、液化しないオフガス成分の発生は最小となる。
【００２５】
従来、熱分解槽で発生した熱分解ガスを油水分離槽に導入し、未だ高温状態の熱分解ガスを水で冷却、油水分離槽（２００）の上方に溜まった油分を、さらにリフラックスコンデンサー（還流冷却装置）に導入し、冷却し、オフガスと分離蒸留して水／油分混合物を得、水油分を分離して油分を回収する技術が提案されているが（特開2012-012459）、本発明ではリフラックスコンデンサーを本発明の蒸留装置１０ａに改造することによって、1石分離機構を熱分解油化処理システムに組込む事を可能とするものである。したがって、従来のコンデンサの基本構造をそのまま転用して適切な構造変更を行い本発明の蒸留装置とすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
廃棄タイヤ、廃棄プラスチック等から得られる１石成分を除去した再生油の需要は大きいので、本発明の熱分解油化システムの産業上の利用可能性は大である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・熱分解槽、２・・・電気炉、３・・攪拌機、４・・・熱分解ガス排気パイプ、１０ａ，１０ｂ・・・蒸留装置、１２・・・熱分解ガス導入口、１３・・・オフガス出口、１４・・・冷却域、２１・・・オフガスライン、２３・・・スクラバー、２４・・・逆火防止器、２５ａ・・・排気ファン、２５ｂ・・・点火ヒーター、２５ｃ・・・白金触媒、２５ｄ・・・排気筒、２９・・・オフガスシールポット、３０ａ、３０ｂ・・・冷却部、３１・・・油水分離槽，３２・・・再生油分タンク、３３・・・油ポンプ、３４・・・１石ライン、３５・・・１石シールポット、３６・・・１石蒸発器、３７・・・逆火防止器，４０・・・冷却水タンク、４１・・・循環ポンプ、４２・・・チラー、５１・・・下部タンク、５２・・・下部タンク用加熱ヒーター、５３・・・蒸留筒、５７・・・再生油排出口、５８・・・ドレイン口、５９・・・ドレインバルブ、６０・・・攪拌機、６１・・・液化１石成分収集手段、６２・・・１石ポット、６３・・・１石バルブ、６４・・・補助加熱手段（バンドヒーター）、６５・・・整流板、７０・・制御装置、A・・・熱分解機構、B・・・熱分解ガス処理機構、Ｃ・・・燃焼装置（フレアスタック）、Ｓ・・・センサー
【図１】
2014240460.tif 000003
【図２】
2014240460.tif 000004