(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックと油物質との混合物を加熱溶融し、得られた溶融液または溶融スラリーをエマルジョン化し、エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーを燃料として用いることを特徴とする廃プラスチックのサーマルリサイクル方法。
【請求項２】
エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーを燃焼バーナまたはディーゼルエンジンの燃料として用いる請求項１項記載の廃プラスチックのサーマルリサイクル方法。
【請求項３】
燃焼バーナまたはディーゼルエンジンに発電システムを併設し、燃焼バーナまたはディーゼルエンジンで得られたエネルギーを電気エネルギーとして回収する請求項２記載の廃プラスチックのサーマルリサイクル方法。
【請求項４】
エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーの燃焼に伴って発生する排ガス中の有害ガスを除く請求項１〜３のいずれか１項記載の廃プラスチックのサーマルリサイクル方法。
【請求項５】
エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーの燃焼に伴って発生する排ガスの廃熱を利用して、廃プラスチックと油物質との混合物を加熱するための熱媒体を加熱すると共に、排ガスを必要に応じて空気で希釈、冷却する請求項１〜４のいずれか１項記載の廃プラスチックのサーマルリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチックと油物質との混合物を加熱溶融し、得られた溶融液または溶融スラリーを燃料として用いる廃プラスチックのサーマルリサイクル方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容器包装リサイクル法の制定に伴ない、廃プラスチックの再生利用法の開発は避けて通ることができない重要な課題となった。現在、廃プラスチックの再生利用法として油化燃料化や高炉への吹き込みが検討されている。例えば、特開平８−２５２８２４号公報には、熱分解によるプラスチックの油化精製装置と熱機関と発電装置からなる並設システムにおいて、プラスチックからの熱分解ガスまたは液化油を熱機関の燃料として用い、熱機関の排出熱をプラスチック油化精製装置の加熱源として用いることによって、廃プラスチックの油化精製装置の省エネルギー化と生成油の低廉化を企図したシステムが記載されている。
【０００３】
また、特開平９−３１４７３号公報には、廃プラスチックの熱分解槽と、熱分解ガス中の高沸点成分を凝縮液化し熱分解槽に還流させる還流槽と、該還流槽において液化しない低沸点ガスを室温まで冷却する凝縮器と、該凝縮器において液化するものとしないものとに分離する気液分離器と、該凝縮器において液化した液状生成物を燃料とした内燃機関と、内燃機関に付随した発電装置とから構成された、廃プラスチックの油化ならびに発電システムが記載されている。
【０００４】
廃プラスチックの高炉への吹き込みに関しては、高炉燃料としての廃プラスチックフラフの適用や、アスファルトなどの粗悪燃料を用いたディーゼル発電システムが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような廃プラスチックの油化燃料化では処理コストが高くつき、また実証プラント段階で火災発生のため処理操作の中断が余儀なくされている。これは、液化のための熱分解や接触分解に４００℃以上の温度が必要であり、この温度域では引火点の低い軽質成分の発生が避けられないためであると思われる。
【０００６】
一方、廃プラスチックの高炉への吹き込みでは、ポリ塩化ビニルの混合率が高い我が国の一般系廃プラスチックの適用には、前処理としての脱塩など克服すべき技術的課題が残されている。
【０００７】
本発明は、従来技術の上記のような問題を克服することができる廃プラスチックのサーマルリサイクル方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による廃プラスチックのサーマルリサイクル方法の発明は、廃プラスチックと油物質との混合物を加熱溶融し、得られた溶融液または溶融スラリーをエマルジョン化し、エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーを燃料として用いることを特徴とする方法である。
【０００９】
上記加熱溶融は廃プラスチックがそれほど分解しない条件下で行うことが好ましい。油物質は、ガソリンのような低沸点物以外のものであればよく、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油などの重油や、軽質油、灯油、アスファルトなどが例示される。
【００１０】
廃プラスチックと油物質との混合物の加熱溶融は、加熱された熱媒体を用いて行うのが好ましい。熱媒体の加熱は通常は加熱炉で直接行うが、後述するように、溶融液または溶融スラリーを燃料として用いた時に発生する燃焼排ガスの廃熱を利用して熱媒体の加熱を行うこともできる。
【００１１】
廃プラスチックと油物質との混合物の加熱溶融温度は、油物質と廃プラスチックの種類、混合割合等によって変えられるが、オレフィン系の廃プラスチックがほとんどまたはそれほど分解しない条件に保持することが好ましく、通常２００〜３２０℃、例えば３００℃程度である。
【００１２】
廃プラスチックがポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素含有樹脂であるかまたはこれを含む場合は、廃プラスチックと油物質との混合物の加熱溶融温度を塩素含有樹脂の脱塩反応が起こる温度範囲に保持して、塩素含有樹脂を加熱溶融・脱塩することが好ましく、そのための加熱溶融温度は２５０〜３５０℃であることが好ましい。
【００１３】
本発明による廃プラスチックのサーマルリサイクル方法において、エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーは例えば燃焼バーナまたはディーゼルエンジンの燃料として用いることができる。
【００１４】
上記燃焼バーナまたはディーゼルエンジンには発電システムを併設し、燃焼バーナまたはディーゼルエンジンで得られたエネルギーを電気エネルギーとして回収することもできる。
【００１５】
溶融液または溶融スラリーをエマルジョン化する。このエマルジョン化は、溶融液または溶融スラリーに適量の水などの液体と必要に応じて少量の界面活性剤を加え、全体を混合することによって行われる。エマルジョン化によって、溶融液または溶融スラリーの溶融温度以下の温度範囲において流体としての取り扱いが可能になる。また、溶融液または溶融スラリーの粘度を下げることができる。さらに、水によってエマルジョン化した溶融液または溶融スラリーは、これを燃料として用いたときに、燃焼排ガス中の窒素酸化物濃度を低減する効果もある。
【００１６】
エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーの燃焼排ガス中の有害ガスを除くことが好ましい。例えば廃プラスチックの脱塩が不十分で排ガス中の塩化水素ガス濃度が高い場合には、バグフィルタで乾式脱塩を行い、またＮＯｘ濃度やダイオキシン濃度が高い場合には、排ガスをＮＯｘ除去処理やダイオキシン除去処理に付す。
【００１７】
エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーを燃料として用いた時に発生する燃焼排ガスの廃熱を利用して、廃プラスチックと油物質との混合物を加熱溶融するための熱媒体を加熱することもできる。また、この排ガスを必要に応じて空気で希釈、さらに冷却する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施例
図１に本発明の方法の実施例を示す。
【００１９】
塩素含有樹脂を含むポリオレフィン系樹脂からなる廃プラスチックは、前処理装置(1) 内で破砕されてチップ化された後、鉄やアルミニウムなどの異物を除く選別操作が行われる。産業廃棄物系のプラスチックで鉄やアルミニウムなどの異物を含まないものは、選別操作を必要としない。
【００２０】
こうして破砕・選別された廃プラスチックは、チップ乾燥器(2) に貯留されてそのヒータ(3) で加温・乾燥される。廃プラスチックのチップはチップ乾燥器(2) からフィーダ(4) を介して溶融槽(5) へ供給される。
【００２１】
他方、重油タンク(6) 内に蓄えられた重油は、ヒータ(7) で所定温度に加温された後、溶融槽(5) に供給され、ここで加熱下に攪拌機(8) によって廃プラスチックのチップと混合され、溶融プラスチックと重油の混合物からなる溶融スラリーが調製される。
【００２２】
溶融スラリーをエマルジョン化するには、重油タンク(6) から溶融槽(5) への管路上で重油に適量の加温水を加え、全体を混合する。
【００２３】
溶融槽(5) の加熱は、加熱された熱媒体を用いて行う。熱媒体の加熱は、エマルジョン化した溶融スラリーを燃焼させたときの廃熱を利用して加熱炉(9) で行い、さらに後述するように、ディーゼルエンジン(11)の燃焼排ガスの廃熱を利用して熱交換器(16)において行う。
【００２４】
溶融槽(5) の加熱温度は、ポリオレフィン系樹脂からなる廃プラスチックがそれほど分解しない温度で、且つ、塩素含有樹脂の脱塩反応が起こる温度域、例えば３００℃程度に保持される。これによって、塩素含有樹脂は加熱溶融・脱塩される。
【００２５】
わずかに分解したプラスチックの分解ガスである炭化水素ガスや、分解した塩素含有樹脂から発生した塩化水素ガスは、クエンチャー(10)で水に吸収される。
【００２６】
なお、廃プラスチックが塩素含有樹脂を含まない場合には、クエンチャー(10)の代わりに間接熱交換器が用いられる。
【００２７】
塩化水素ガスを吸収した水分は、クエンチャー(10)においてアルカリ水で中和され、ついで油水分離槽(15)で油水分離された後、水分は排出される。水に吸収されなかった炭化水素ガスは、焼却処理される。
【００２８】
上記のエマルジョン化した溶融スラリーはディーゼルエンジン(11)の燃料に用いられ、ディーゼルエンジン(11)に並設された発電機(12)を稼働させる。
【００２９】
ディーゼルエンジン(11)の燃焼排ガスの廃熱は、熱交換器(16)において溶融槽加熱用の熱媒体の加熱に用いられ、さらに空気で希釈、冷却される。廃プラスチックの脱塩が不十分で排ガス中の塩化水素ガス濃度が高い場合には、排ガスはバグフィルタ(13)で乾式脱塩され、またＮＯｘ濃度やダイオキシン濃度が高い場合には脱硝塔(14)でＮＯｘ除去され、さらにダイオキシン除去された後、系外へ排出される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、廃プラスチックと油物質との混合物を加熱溶融し、得られた溶融液または溶融スラリーをエマルジョン化し、エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーを燃料として用いるので、廃プラスチックの熱分解は必要でなく、流動化の温度を低く抑えることができ、廃プラスチックの熱分解による低引火点物質の発生を抑制することができる。したがって、火災発生の危険性を回避できる上に、資源リサイクルだけでなくエネルギー創造をも達成することができ、廃プラスチックのエネルギーを最大限に活用できる。
【００３１】
また、本発明の方法では、溶融液または溶融スラリーをエマルジョン化する。このエマルジョン化は、溶融液または溶融スラリーに適量の水などの液体と必要に応じて少量の界面活性剤を加え、全体を混合することによって行われる。エマルジョン化によって、溶融液または溶融スラリーの溶融温度以下の温度範囲において流体としての取り扱いが可能になる。また、溶融液または溶融スラリーの粘度を下げることができる。さらに、水によってエマルジョン化した溶融液または溶融スラリーは、これを燃料として用いたときに、燃焼排ガス中の窒素酸化物濃度を低減する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による廃プラスチックのサーマルリサイクル方法を示すフローシートである。
【符号の説明】
１：前処理装置
２：チップ乾燥器
３：ヒータ
４：フィーダ
５：溶融槽
６：重油タンク
７：ヒータ
８：攪拌機
９：加熱炉
１０：クエンチャー
１１：ディーゼルエンジン
１２：発電機
１３：バグフィルタ
１４：脱硝塔
１５：油水分離槽
１６：熱交換器
１７：微粉砕機
【図１】
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