(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックを熱分解して生成油を製造する油化処理装置において、前記熱分解の手段として電気炉を用いるとともに、
前記電気炉は、前記廃プラスチックを充填した釜を加熱するものであって、当該釜が前記電気炉に着脱可能になっており、
かつ、前記釜は、
前記電気炉に装着して該電気炉で加熱される一の態様と、
前記加熱後に冷却塔に装着して該冷却塔で冷却される二の態様と、
前記冷却後に釜反転機構に装着して該釜反転機構により釜を傾斜させて釜内部の残渣が取り出される三の態様と、で使用することが可能なことを特徴とする油化処理装置。
【請求項２】
さらに、前記電気炉によって加熱されている前記釜から取り出したガスから再生油を分離して生成油を製造する蒸留器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の油化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック等の廃棄物を油化する油化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック等の廃棄物（以下、廃プラスチックという）を熱分解して再生油を製造するケミカルリサイクルの一手法を「油化」といい、この手法を用いて、再生油を製造する装置のことを「油化処理装置」という。
【０００３】
従来の油化処理装置の一例として、下記の特許文献１に記載のもの（以下、従来装置という）が知られている。この従来装置は、廃棄プラスチックを熱分解する熱分解手段を、加熱炉と移送加熱部材とで構成し、移送加熱部材は、廃棄プラスチックを移送する移送部材と、一時貯溜加熱部材とで構成するというものであり、供給手段から供給される廃棄プラスチックを、一時貯溜加熱部材でもって一時的に停滞させながら移送して連続的に油化するというものである。
【０００４】
従来装置の熱分解は、同文献の段落〔００４０〕に「加熱炉６は、バーナー１６を備えている。バーナー１６は、廃棄プラスチックを油化した油を燃焼して釜本体５Ａを加熱する・・・・」と記載されていることから、「バーナー式」である。
【０００５】
また、従来装置の熱分解は、同文献の段落〔００４５〕に「この触媒部材１４を連結すると、加熱釜５から送られて来る熱分解蒸気を有効に乾留してスムーズに排出でき・・・・」と記載されていることから、「乾留式」である。
【０００６】
さらに、従来装置の廃プラスチック供給は「連続式」である。これは、同文献の段落〔００５０〕に「供給筒２２は、図１０に示すように、廃棄プラスチックを落下させて熱分解手段１に供給できるように、垂直に、加熱釜５の蓋板５Ｂに開口された搬入口７に連結されている。この図に示す供給筒２２は、３段直列にガス遮断弁９を連結している。ガス遮断弁９は、空気を遮断して溶融容器４を供給できる全ての構造の弁が使用できる。図１０に示す装置のガス遮断弁は、最上段のゲートバルブ９Ａと、その下方に２段直列に設けた回転弁９Ｂとで構成されている。」と記載されているからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２６３０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
バーナー式は、分解炉に十分な熱量を伝達できないため、泥状の油分残渣が出やすく、この残渣は一般的に焼却処分するしかないため、自然環境を損なう恐れがある。
また、乾留式は、加温・冷却・加温の繰り返しができないため、油分の分離（中質油や重質油などの分離）が難しい。
さらに、連続式は、廃プラスチックの投入時に投入口が開放となるため、熱分解中のガス成分が逆流して投入口から排出される恐れがあり、引火等、安全面の脆弱がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、残渣の処分と油分の分離とを容易に行うことができ、且つ、引火等の安全面にも充分に配慮した油化処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、廃プラスチックを熱分解して生成油を製造する油化処理装置において、前記熱分解の手段として電気炉を用いるとともに、前記電気炉は、前記廃プラスチックを充填した釜を加熱するものであって、当該釜が前記電気炉に着脱可能になっており、かつ、前記釜は、前記電気炉に装着して該電気炉で加熱される一の態様と、前記加熱後に冷却塔に装着して該冷却塔で冷却される二の態様と、前記冷却後に釜反転機構に装着して該釜反転機構により釜を傾斜させて釜内部の残渣が取り出される三の態様と、で使用することが可能なことを特徴とする油化処理装置である。
請求項２記載の発明は、さらに、前記電気炉によって加熱されている前記釜から取り出したガスから再生油を分離して生成油を製造する蒸留器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の油化処理装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、残渣の処分と油分の分離とを容易に行うことができ、且つ、引火等の安全面にも充分に配慮した油化処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における油化処理装置の全体構成図である。
【図２】電気炉２０１の外観図である。
【図３】一次蒸留器４０１の構造図である。
【図４】一次蒸留器４０１、二次蒸留器４０２及び三次蒸留器４０３の連結概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態における油化処理装置の全体構成図である。この図において、油化処理装置１００は、概略的に、熱分解部２００と、残渣処理部３００と、再生油精製部４００と、排ガス処理部５００と、冷却水供給部６００と、貯留タンク部７００とに分けることができる。
【００１４】
熱分解部２００は、加熱温度が４５０度〜８００度程度の電気炉２０１と、熱分解釜２０２と、攪拌モータ２０３と、攪拌羽根２０４とを有する。
残渣処理部３００は、冷却塔３０１と、処理済み釜３０２と、冷却ファン３０３と、釜反転機構３０４と、残渣集積箱３０５とを有する。
【００１５】
再生油精製部４００は、１４０度程度の熱処理で油化を行う一次蒸留器４０１と、２１０度程度の熱処理で油化を行う二次蒸留器４０２と、同じく２１０度程度の熱処理で油化を行う三次蒸留器４０３と、安全弁用シールポッド４０４と、第１水抜き部４０５と、第１冷却管４０６と、油水分離器４０７と、第２水抜き部４０８と、第２冷却管４０９と、２石用シールポッド４１０と、第３水抜き部４１１と、第３冷却管４１２と、３石用シールポッド４１３と、第４水抜き部４１４と、オフガス用シールポッド４１５と、第５水抜き部４１６と、廃水凝集沈降処理部４１７と、攪拌モータ４１８と、攪拌羽根４１９と、スクラバー４２０と、第６水抜き部４２１と、第１逆火防止器４２２と、気化装置４２３と、第２逆火防止器４２４とを有する。
【００１６】
排ガス処理部５００は、排気ファン５０１と、種火式点火ヒータ５０２と、白金触媒５０３と、フレアスタック５０４と、排気筒５０５とを有する。
冷却水供給部６００は、冷却器（チラー）６０１と、第１ポンプ６０２と、冷却水タンク６０３と、第２ポンプ６０４とを有する。
貯留タンク部７００は、２石貯留タンク７０１と、２石用油ポンプ７０２と、２石用外部タンク７０３と、３石貯留タンク７０４と、３石用油ポンプ７０５と、３石用外部タンク７０６とを有する。
【００１７】
ここで、図示の油化処理装置１００においては、３つの釜、すなわち、電気炉２０１にセットされた熱分解釜２０２と、冷却塔３０１にセットされた処理済み釜３０２と、釜反転機構３０４にセットされた処理済み釜３０２とを示している。これら三つの釜を便宜的に釜Ａ、釜Ｂ、釜Ｃと称することにすると、これらの釜Ａ〜Ｃは、それぞれ電気炉２０１にセットされた状態で熱分解釜２０２となり、冷却塔３０１にセットされた状態で処理済み釜３０２となり、釜反転機構３０４にセットされた状態で冷却後の処理済み釜３０２となる。つまり、釜Ａ、Ｂ、Ｃは同一形状の複数の釜であり、それぞれ、どこにセットされているかによって熱分解釜２０２、処理済み釜３０２、または、冷却後の処理済み釜３０２となる。
【００１８】
なお、釜の数は、図示の３つに限定されない。電気炉２０１にセットする前の待機釜を含めて４つとしてもよい。あるいは、図示の例では電気炉２０１の数が一つであるが、電気炉２０１を複数備えるようにしてもよい。電気炉２０１は希望により何台でも追加が可能である。この場合、電気炉２０１の数に応じて釜の数が増えることになる。
【００１９】
このように、熱分解、冷却及び釜反転などの処理数に対応した複数の釜を備えることにより、油化処理中に空釜にあらかじめ処理するものを入れて置き、熱処理終了時にクレーンを使って電気炉２０１の釜の入替をすることで、いわゆるバッチ処理を行って処理効率を上げることができる。加えて、熱処理後は、釜ごとに冷却塔３０１への入れ替えや、釜内の残渣を取出すための釜反転機構３０４を動かすことができ、少人数にて安全に作業を行うことができる。
【００２０】
また、冒頭で説明した従来技術の連続式は投入口がガス化中でも開放となるため危険であり、万が一、ガスに引火した場合は爆発する可能性もある。これに対して、本実施形態のバッチ処理は、あくまでもクローズド式で完全にガス化が終了するまで釜を開放しないため、このような危険は全く生じない。
【００２１】
図２は、電気炉２０１の外観図である。この図において、電気炉２０１は、炉内と壁面の底面の要所にそれぞれ複数のヒータ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ、２０１ｅ、２０１ｆを設けており、この電気炉２０１にセットされた熱分解釜２０２を満遍なく所要の温度（４５０度〜８００度）で加熱処理できるようになっている。図示のヒータの数と配置はあくまでも一例である。熱分解釜２０２を満遍なく必要充分な熱量で加熱できるようなヒータ数と配置であればよい。
【００２２】
冒頭で説明した従来技術のバーナー式に比べて、実施形態の電気炉式は、充分な熱量を確保できるため、熱分解釜２０２を必要充分に加熱することができ、残渣に余分な油分を含まないようにすることができることから、残渣をサラサラのカーボン状にすることができる。これに対して、バーナー式は充分な加熱を行うことができず、残渣に油分が残ってしまい、泥状の残渣となることから、焼却処分しか術がないが、本実施形態ではカーボン状の残渣とすることができるので、様々な用途にリサイクルすることができるようになる。
【００２３】
図３は、一次蒸留器４０１の構造図である。この図において、一次蒸留器４０１は、断熱材で形成された箱４０１ａの底にヒータ４０１ｂを配置し、そのヒータ４０１ｂの上に分離塔４０１ｃを配設している。分離塔４０１ｃは、タンク４０１ｄと、このタンク４０１ｄの内部に熱分解ガスを導入する熱分解ガス管４０１ｅと、タンク４０１ｄ内の液体を攪拌する攪拌機４０１ｆと、タンク４０１ｄ内の液体を二次蒸留器４０２に排出する排出管４０１ｇと、タンク４０１ｄの上部に突出して設けられた筒状体４０１ｈと、この筒状体４０１ｈの下方内部に設けられた整流板４０１ｉと、この筒状体４０１ｈの略中間部に設けられたバンドヒータ４０１ｊと、この筒状体４０１ｈの上方内部に設けられた１石採取漏斗４０１ｋ及び１石ポッド４０１ｍと、１石ポッド４０１ｍに溜まった液体を第１冷却管４０６に排出する排出管４０１ｎ及び排出管４０１ｎを開閉するバルブ４０１ｏと、この筒状体４０１ｈの上端に取り付けられたシェルアンドチューブ式の冷却器４０１ｐと、この冷却器４０１ｐによって冷却されたガスをオフガス用シールポッド４１５に排出する排出管４０１ｑとを有する。
【００２４】
図４は、一次蒸留器４０１、二次蒸留器４０２及び三次蒸留器４０３の連結概念図である。一次蒸留器４０１は熱分解ガスから１石とオフガスを分離し、二次蒸留器４０２は２石と３石を分離する。三次蒸留器４０３は、二次蒸留器４０２で油化できなかった残りを分離するための蒸留器である。
【００２５】
実施形態の油化処理装置１００の運転方法は、概ね以下のとおりである。
まず、空釜（電気炉２０１にセットする前の熱分解釜２０２）の蓋をホイストにて開放する。次に、空釜に廃プラスチックを充填した後、蓋を閉める。この際、蓋が不用意に開かないようにクランプ等によって蓋抑えを行う。
【００２６】
次いで、廃プラスチックを充填した釜（熱分解釜２０２）を電気炉２０１にセットし、電気炉２０１による熱分解釜２０２の加熱を開始する。熱分解釜２０２の内部圧力が上昇してくると、オフガス用シールポッド４１５内の水レベルが変動を始める。これは、廃プラスチックが溶けて、ガス（熱分解ガス）が出てきたことを意味する。
【００２７】
熱分解ガスは、一次蒸留器４０１にて灯油相当以下のガスとガソリン成分の油に分離される。ガソリン成分の油は油水分離器４０７に入り、水分と油分に分けられる。ガソリン成分の油は、気化装置４２３に送られ、加熱してガス成分になったものがフレアスタック５０５で燃焼させられる。
【００２８】
一次蒸留器４０１に溜まった重油相当油は、オーバーフローにより、二次蒸留器４０２へ送られ、灯油相当油と気化ガスに別けられ、灯油相当油は第２冷却管４０９で冷却された後、２石用外部タンク７０３にて回収される。
【００２９】
一次蒸留器４０１の上部より出るガス（ブタンやメタンなど、マイナス領域で液体になるガス）は、オフガス用シールポッド４１５及びスクラバー４２０にて水洗浄されて粉塵が除去され、第１逆火防止器４２２を経て、排ガス処理部５００内で燃焼され、白金触媒５０３にて浄化処理される。
【００３０】
二次蒸留器４０２で回収出来なかった灯油相当ガスは、再度、三次蒸留器４０３にて分留され、灯油相当油は屋内タンク（２石貯留タンク７０１）へ回収する。それ以外の重油相当油は、オーバーフローにより屋内タンク（３石貯留タンク７０４）に貯められる。
【００３１】
屋内用の油タンク（２石貯留タンク７０１、３石貯留タンク７０４）に溜まった油は、ポンプにて屋外油タンク（２石用外部タンク７０３、３石用外部タンク７０６）に送られる。
【００３２】
運転開始後、１〜２時間程度経過して熱分解釜２０２の内部のプラスチックが溶けると、攪拌モータ２０３が稼動可能になる。攪拌モータ２０３をＯＮにすると、攪拌羽根２０４が一定方向回転または正転・逆転を繰返し、この攪拌によって、油化が促進され、残渣もベタツキの無い、砂の様なカーボン状態になり、残渣の回収が容易になる。
【００３３】
１バッチの運転終了付近で、圧力計・ガス出口温度が低下する。投入量を管理すれば、１バッチのおおよその運転時間の目処が解る。温度情報を記録しておけば、重量と投入品により、運転時間の算出や運転状況の把握、異常時の記録を分析することができる。
【００３４】
油化運転が終了したら、電気炉２０１をＯＦＦにし、冷却塔３０１に処理済み釜３０２をセットして冷却ファン３０３をＯＮにする。処理済み釜３０２の内部温度がおよそ１００℃を下回るまで、冷却させる。
【００３５】
冷却完了後、処理済み釜３０２を釜反転機構３０４へ移動し、処理済み釜３０２を傾斜させて内部の残渣を掻き出す。
【００３６】
以上の操作を繰り返すことにより、少なくとも１台の電気炉２０１にて１日３バッチ、合計３釜分の廃プラスチックを処理することができる。
【００３７】
一次蒸留器４０１で温度を上げてゆくと最初にナフサ・ガソリンが出る（１００℃以上から）。熱分解釜２０２の温度は４００℃からガス化が始まり、８００℃まで上昇する。油化は１２０℃〜３５０℃までで完了するが、残渣内に残っている油成分を完全に除去するには、温度をもっと上げる必要がある。８００℃程度まで上げると残渣がカーボンになり、残渣の処分（またはリサイクル）が容易になる。
【００３８】
従来の油化装置は、プラスチックのみしか処理できなかったが、実施形態の油化処理装置１００は、油化・炭化装置であるため、プラスチック以外の処理も可能になる。例えば、金属混じりのプラスチック（携帯電話や内側にアルミが貼ってある菓子袋、あるいは、銀行カード等々）は残渣の中に金属分が残ってしまうが、実施形態の油化処理装置１００によれば、プラスチックを油として取り出すことができるばかりか、金属の残渣については、カーボンその他と混合して取り出し、分別後、金属として再活用することができる。
【００３９】
また、油は取れないものの、機密文書の処理やデータ記憶媒体の処理等に適用した場合も、誰の手にも触れることなく処理が可能になる。
また、容器包装リサイクルで処理不能なプラスチックも燃やしたり、埋設したりすることなく処理することができる。
【００４０】
電気炉２０１の電源は商用電源のみならず、自家発電でも対応することができる。自家発電の場合、実施形態の油化処理装置１００で製造した再生油で発電機を動かすことにより、電気代を節約することができる。
【００４１】
また、灯油、Ａ重油の購入価格が高騰している中で再生油の販売は社会貢献度が高く、この装置の注目度は計り知れない。
【符号の説明】
【００４２】
１００  油化処理装置
２０１  電気炉
２０２  熱分解釜（釜）
４０１  一次蒸留器（蒸留器）
【図１】
0006012106.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0006012106.tif 000005