(57)【要約】    【課題】      廃プラスチックを熱分解して再生油を得る油化処理装置において、再生油の回収効率を向上させる。    【解決手段】  １０は貯蔵ホッパ、２０は廃プラスチックのチップを溶融して押し出す押出機、３０は溶融廃プラスチックを熱分解する熱分解炉、４０は分解ガスを軽質油留分ガスに分解する触媒反応槽、５０及び６０は軽質留分ガスを液化させて再生油を得るコンデンサ、７０はコンデンサ６０で得た再生油を回収する回収油タンク、８０は遠心分離機、９０はリザーブタンク、１００はオフガス中の微粒子を集塵するスクラバ、１１０はオフガス等をシール水を介して通過させる水封シール、１２０は吸着式脱臭炉である。水封シール１１０は、水封シール本体１１１にシール水１１４が貯溜され、このシール水１１４を通ってオフガスがスクラバ１００から吸着式脱臭炉１２０へ導入される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックを熱分解して分解ガスを生成する熱分解炉と、該熱分解炉で生成された分解ガスを軽質油留分ガスに分解する触媒反応槽と、該触媒反応槽で生成された軽質油留分ガスを液化させて再生油を得るコンデンサとを有する廃プラスチック油化処理装置であって、前記コンデンサのオフガス管に水封シールを連結したことを特徴とする廃プラスチック油化処理装置。
【請求項２】
前記水封シールは、水柱の高さが４０〜５００ｍｍの範囲で調整できることを特徴とした請求項１記載の廃プラスチック油化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃プラスチックから再生油を得る廃プラスチック油化処理装置に関し、さらに詳しくは、水封シールを最終段階の設けることにより効率良く再生油を生産できるようにした廃プラスチック油化処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラスチックのリサイクル処理装置の一形式として、熱可塑性プラスチック製の容器やショッピングバッグ等の廃プラスチックを熱分解し、良質な軽質油を工業的に生成する廃プラスチック油化処理装置が知られている。
【０００３】
この廃プラスチック油化処理装置としては、例えば、廃プラスチックを熱分解して分解ガスを生成する熱分解炉と、該熱分解炉で生成された分解ガスを軽質油留分ガスに分解する触媒反応槽と、該触媒反応槽で生成された軽質油留分ガスを液化させて再生油を得るコンデンサとを有し、廃プラスチックを熱分解炉で熱分解した後、この熱分解により生成された分解ガスを触媒反応槽において触媒と接触させて軽質油留分ガスに分解し、この軽質油留分ガスをコンデンサで液化させて再生油を得ていた。
【０００４】
ところで、このような廃プラスチック油化処理装置においては、熱分解炉で生成された分解ガスは、触媒反応槽で軽質油留分ガスに分解された後コンデンサで液化されて再生油となるが、一部は常温では液化しないガス（以下、「オフガス」（スチレンモノマー、キシレン、トルエン、メタン、エタン、エチレン、プロパン、ブタン、プロピレン等を含む）という）が発生する。このようなオフガスは、異臭がするため脱臭する必要があり、コンデンサからのオフガスを直燃式脱臭炉あるいは活性炭などを利用した吸着式脱臭炉に導入して脱臭していた。
【０００５】
そして、オフガスが逆流すると爆発する危険性が大きくなるので、従来、ブロワーなどにより一定圧力でオフガスを脱臭炉内に誘引していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３０１１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の廃プラスチック油化処理装置においては、コンデンサ内のオフガスを一定圧力で誘引することにより、脱臭炉に導入しているので、コンデンサ内の本来は液化して再生油となるべき軽質油留分ガスも強制的に脱臭炉内に誘引しており、再生油の生産効率が低いという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上の問題点を解決し、再生油の生産効率を向上させることができる廃プラスチック油化処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意検討し、オフガスの最終処理段階において水封シールを設けることにより、極めて効率良く油化処理することを見出し、本発明を完成させたものである。
【００１０】
すなわち、本発明による廃プラスチック油化処理装置は、廃プラスチックを熱分解して分解ガスを生成する熱分解炉と、該熱分解炉で生成された分解ガスを軽質油留分ガスに分解する触媒反応槽と、該触媒反応槽で生成された軽質油留分ガスを液化させて再生油を得るコンデンサとを有する廃プラスチック油化処理装置であって、前記コンデンサのオフガス管に水封シールを連結したことを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による廃プラスチック油化処理装置においては、コンデンサのオフガス管に水封シールを連結することにより、コンデンサ内のオフガスは水封シールを介してコンデンサ外に誘引される。したがって、コンデンサ内は常圧となり軽質油留分ガスが逃げ出すのを防止し、また、触媒反応槽において分解ガスが長く滞留することとなり、軽質油留分ガスの生成効率が向上する。その結果、再生油の回収量を大幅に増加させることができる。さらに、オフガス率を減少（１％未満）させることができるので、異臭がしなくなり脱臭炉を必ずしも設ける必要が無くなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明による廃プラスチック油化処理装置は、コンデンサのオフガス管に水封シールを連結している。水封シールはコンデンサのオフガス管に直接連結してもよいが、通常は、スクラバ等の処理装置を介して連結する。水封シールは、水封シール本体内に貯溜した水にオフガス管を介してオフガスを導入できるようにしたもので、水を通過したオフガスのみ次工程（例えば、脱臭炉）へ導入されるものである。すなわち、水封シールの上流の各工程において内部を略常圧にすることができるものである。この水封シールは、水を所定量貯溜できるものであれば、水封シール本体の形状（例えば、丸型筒状、角型筒状）等は特に限定されるものでない。
【００１３】
水封シールの水封シール本体における水柱の高さ（オフガス管と水の表面までの長さ）を、４０〜５００ｍｍの範囲で調整できることが好ましく、例えば、水封シール本体の底部に、水を排出するための水排出用バルブを設けた水排出管を連結するとともに、水封シール本体の天部に、水を供給するための水供給用バルブを設けた水供給管を連結することにより行なう。
【００１４】
また、水柱の高さは、４０〜５００ｍｍが好ましく、５０〜３００ｍｍがより好ましく、８０〜２００ｍｍが最も好ましい。水柱の高さが４０ｍｍ未満であると、オフガスの泡立った時に水封シールが破れ易く、また、水柱の高さが５００ｍｍを越えると、必要以上に加圧の状態となるので、常圧よりわずかに高い＋約３９０Ｐａ〜＋約４９００Ｐａの範囲が好ましい。
【００１５】
なお、本発明における水封シールは、水を用いたものに限定されるものではなく、その他引火性（可燃性）の無い液体を用いたものも含まれる。また、液体柱の高さは、上述した水の値の圧力と同等の圧力となるように換算した値となる。
【００１６】
本発明による廃プラスチック油化処理装置に用いる廃プラスチックとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等があり、また、その形態としては、ボトル、シート、フィルム等がある。
【００１７】
本発明による廃プラスチック油化処理装置の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、廃プラスチック油化処理装置の全体を示す構成図、図２は水封シールを示す概略図である。
【００１８】
図１において、１０は廃プラスチックのチップを貯蔵する貯蔵ホッパ、２０は貯蔵ホッパ１０から投入された廃プラスチックのチップを溶融して押し出す押出機、３０は押出機２０から供給された溶融廃プラスチックを熱分解する熱分解炉、４０は熱分解炉３０から供給された分解ガスを軽質油留分ガスに分解する触媒反応槽、５０は触媒反応槽４０から供給された軽質留分ガスを液化させて再生油を得る第１コンデンサ、６０は第１コンデンサ５０から供給された軽質留分ガスを液化させえて再生油を得る第２コンデンサ、７０は第１コンデンサ５０及び第２コンデンサ６０で得た再生油を回収する回収油タンク、８０は回収油タンク７０から送られて来た再生油から不純物を除去する遠心分離機、９０は遠心分離機８０から送られて来た不純物が除去された再生油を貯溜するリザーブタンク、１００は第２コンデンサ６０から送られて来るオフガス中の微粒子を集塵するスクラバ、１１０は第２コンデンサ６０から送られてくるオフガス等をシール水を介して通過させる水封シール、１２０は水封シール１１０から送られてくるオフガスを脱臭する吸着式脱臭炉である。
【００１９】
前記貯蔵ホッパ１０は押出機２０の投入口に連結されており、連続的に廃プラスチックチップを投入するようになっている。押出機２０は内部に吐出圧力を検知する圧力センサ（図示せず）が設けられている。また、出口には連結管２１が連結され、この連結管２１の他端が熱分解炉３０に連結されており、この連結管２１の途中には、エアーアクチュエータにより駆動するバルブ２２、２３が設けられている。
【００２０】
連結管２１は、押出機２０の出口から上方へ立上った後熱分解炉３０に連結されており、連結管２１の立上った高さｈは、２０００〜３０００ｍｍの範囲で設定されている。
【００２１】
前記熱分解炉３０は、溶融廃プラスチックを加熱分解する熱分解釜３１と、この熱分解釜３１を加熱する燃焼炉３２が設けられており、前記連結管２１は熱分解釜３１の天板に連結されている。熱分解釜３１の内部には、溶融廃プラスチックを攪拌する攪拌機３３が設けられ、また、熱分解釜３１内の圧力を検知する圧力センサ３４が設けられるとともに、熱分解釜３１内の温度を検知する温度センサ３５が設けられている。
【００２２】
さらに、熱分解釜３１には窒素を供給するための窒素用配管３６が連結され、この窒素用配管３６は窒素流量監視装置３７を介して窒素ガスタンク等の窒素ガス源（図示せず）に連結されている。また、窒素流量監視装置３７の上流に位置する窒素用配管３６部分が、連結管２１のバルブ２２とバルブ２３との間に連結され、連結管２１に窒素を供給できるようになっている。また、熱分解釜３１には、生成された分解ガスを触媒反応槽４０を送るための分解ガス管３８が連結されている。
【００２３】
前記触媒反応槽４０は、反応槽本体４１と、その周囲に設けられた加熱部４２とを有しており、反応槽本体４１に前記分解ガス管３８が連結されるとともに、発生した軽質油留分ガスを第１コンデンサ５０に送り込むための留分ガス管４３が連結されている。また、加熱部４２は、前記燃焼炉３２の排ガスを送り込むことが出来るように排ガス管３９で燃焼炉３２に連結されている。
【００２４】
前記第１コンデンサ５０は、温水機５１が設けられ加温されるようになっている。また、液化した再生油を回収油タンク７０に送り込むための第１回収油管５２が連結されており、この第１回収油管５２の第１コンデンサ５０の出口に近い部位には、第１回収油管５２の内面に付着した固形物（テレフタル酸等）を除去するために、水蒸気を管内に吹付ける水蒸気供給手段５３が設けられている。さらに、液化しなかった軽質油留分ガスを第２コンデンサ６０に送り込むための留分ガス管５４が連結されている。
【００２５】
前記第２コンデンサ６０は、冷却機６１が設けられ冷却されるようになっている。また、液化した再生油を回収油タンク７０に送り込むための複数の第２回収油管６２が連結されており、この第２回収油管６２の第２コンデンサ６０の出口に近い部位には、第１回収油管５２と同様に、水蒸気供給手段６３が設けられている。さらに、オフガスをスクラバ１００に送り込むためのオフガス管６４が連結されている。スクラバ１００には、微粒子の除去に用いる水を供給するための水タンク１０１が設けられ、集塵されたオフガスを水封シール１１０に送り込むためのオフガス管１０２が連結されている。
【００２６】
水封シール１１０は、図２に示すように、筒状の水封シール本体１１１が設けられ、この水封シール本体１１１の下部にはオフガス供給管１１２が連結され、上部にはオフガス排出管１１３が連結されており、オフガス供給管１１２はスクラバ１００からのオフガス管１０２に連結され、オフガス排出管１１３は吸着式脱臭炉１２０に連結されている。オフガス供給管１１２の先端は水封シール本体１１１の内部に入り込んでおり、そして、水封シール本体１１１にはオフガス供給管１１２が埋没した状態でシール水１１４が充填され、オフガス供給管１１２からシール水１１４の表面までの水柱の高さＨは、４０〜５００ｍｍの範囲で調整される。
【００２７】
水封シール本体１１１の天部にはシール水を供給するための水供給用バルブ１１５が連結されるとともに、水封シール本体１１１の底部にはシール水を排出するための水排出用バルブ１１６が連結されており、水供給用バルブ１１５を介して水封シール本体１１１内にシール水を供給するとともに、水排水用バルブ１１６を介して水封シール本体１１１内のシール水を排出し、水封シール本体１１１の水柱の高さを任意に設定できるようになっている。なお、１１７はサイドグラスである。また、図１に示す１１８はオフガスを誘引するためのブロワーである。
【００２８】
前記回収油タンク７０は、前記第１回収油管５２及び第２回収油管６２より再生油が送り込まれるようになっており、また、再生油を遠心分離機８０に送り込むための再生油管７１が連結されている。遠心分離機８０は、不純物を除去した再生油をリザーブタンク９０に送り込むための再生油管８１が連結されている。リザーブタンク９０は、前記燃焼炉３２のバーナに再生油を送り込むための送油管９１が連結され、回収された再生油の一部を燃焼炉３２に利用している。また、タンク等の貯蔵施設（図示せず）に送り込むための送油管９２が連結されている。
【００２９】
次に、以上のような廃プラスチック油化処理装置の動作を説明する。
【００３０】
まず、廃プラスチック（熱可塑性プラスチックからなるプラスチック容器、ショッピング袋等）をチップ状に破砕し、貯蔵ホッパ１０に投入する。投入された廃プラスチックチップは押出機２０に供給され、押出機２０において溶融された状態で押出され、連結管２１を介して熱分解釜３１に供給される。
【００３１】
なお、この時、熱分解釜３１（容量：３．８３ｍ２）は、窒素ガス源から窒素用配管３６を介して窒素が充填され（総窒素充填量：約８ｍ２）窒素に置換されている。この窒素の充填は、１０分間窒素を充填した後バーナを着火し、このバーナ着火後も１０分間充填を継続することにより行なっている。また、窒素流量監視装置３７で窒素の流量を検知しており、窒素用配管３６の詰り等により窒素の充填が不良な場合は、バーナの着火をしないようになっている。
【００３２】
熱分解釜３１に供給された溶融廃プラスチックは、攪拌機３３で攪拌されるとともに、空気が遮断された状態で加熱されガス化し、いわゆる乾留が行なわれる。この時、押出機２０の吐出圧を圧力センサで検知しており、吐出圧が低下した場合、バルブ２２、２３を閉鎖し、窒素ガス源より連結管２１に窒素を充填し、さらにバーナを失火する。また、熱分解釜３１内の圧力は圧力センサ３４が検知しており、所定圧より低圧となった場合は、バーナを失火し、さらに窒素ガスを充填する。一方、所定圧より高圧となった場合は、バーナを失火し、さらにガス化が異常に進んだ場合は、安全弁からガスを外部へ放出する。さらに、熱分解釜３１内の温度は温度センサ３５で検知されており、所定温度より高温になった場合、バーナを失火する。
【００３３】
また、熱分解釜３１内のガス圧が高くなったとしても、連結管２１の立上がった部位により分解ガスが押出機２０に流入するのを防止している。
【００３４】
熱分解炉３０の熱分解釜３１で生成された高温の分解ガス（炭素数１〜２５程度の炭化水素が主成分）は、触媒反応槽４０に送られ、炭素数の多い重質油ガス分子の炭素鎖を切って炭素数の小さい軽質油ガス分子（軽質油留分ガス）に分解され、軽質油留分ガスが生成される。
【００３５】
触媒反応槽４０で生成した軽質油留分ガスは、まず、第１コンデンサ５０へ送られ液化されて再生油が生成され、回収油タンク７０に回収され、また、第１コンデンサ５０で液化されなかった軽質油留分ガスは、第２コンデンサ６０へ送られ液化され、同様に回収油タンク７０に回収される。
【００３６】
また、第２コンデンサ６０内にはオフガスが存在しているが、第２コンデンサ６０のオフガスを排出するオフガス管６４にはスクラバ１００を介して水封シール１１０が連結されているので、第２コンデンサ６０、第１コンデンサ５０、触媒反応槽４０内は従来のように減圧状態ではなく、常圧に近い状態となっている。したがって、第２コンデンサ６０内の液化していない軽質油留分ガスを、脱臭炉１２０に吸引することが極めて少なく、確実に再生油として回収することができる。また、触媒反応槽４０内においても、分解ガスが長時間滞留し触媒層との接触時間が長くなるので、軽油質留分ガスの生成効率が向上し、第１コンデンサ５０及び第２コンデンサ６０における凝集分が増加するので、再生油の回収量が大幅に増加する。
【００３７】
第１コンデンサ５０及び第２コンデンサ６０の第１回収油管５２及び第２回収油管６２のコンデンサの出口に近い部位においては温度が低下するので、例えば、ＰＥＴボトルを廃プラスチックとして分解した場合、テレフタル酸が管の内面に固形物として付着する場合がある。したがって、固形物が付着した場合、水蒸気供給手段５３、６３で内面に水蒸気を吹付けることにより付着した固形物を除去する。
【００３８】
回収油タンク７０に回収された再生油は、遠心分離機８０により水分、炭素等の不純物が除去され、最終的な再生油としてリザーブタンク９０に送られる。リザーブタンク９０に送られた再生油は、貯蔵施設に送られるが、その一部は熱分解釜３１のバーナに送られ燃料となる。
【００３９】
前記第２コンデンサ６０からスクラバ１００を介して水封シール１１０へ送られたオフガスは、シール水１１４を通って吸着式脱臭炉１２０へ送られるが、このオフガスはオフガス率が１％未満となっているので、吸着式脱臭炉１２０で容易に無臭化することができる。
【実施例】
【００４０】
［実施例１］
以上のような廃プラスチック油化処理装置において、水封シール１１０の水柱の高さＨを１５０ｍｍで行なったところ、油化効率（回収効率）が９６重量％、オフガス量が１重量％であった。なお、油化効率は以下の通り定義される。
油化効率＝｛回収油（重量）／投入プラスチック（重量）｝×１００
【００４１】
［比較例１］
実施例１において、水封シールを用いない他は同様の条件で行なったところ、油化効率（回収効率）が９０重量％、オフガス量が７重量％であった。
【００４２】
［実施例２］
実施例１において、押出機２０を用いずにバッチ処理で行なった他は同様の条件で行なったところ、油化効率（回収効率）が９６重量％、オフガス量が１重量％であった。
【００４３】
［比較例２］
実施例２において、水封シールを用いない他は同様の条件で行なったところ、油化効率（回収効率）が９０重量％、オフガス量が７重量％であった。
【００４４】
以上のように、水封シールを設けることにより、再生油の生産効率が向上することが確認された。なお、現況における廃プラスチック組成比はポリスチレンが多く、ポリスチレンの主成分はスチレンモノマーであるので油化効率は良い。そのため油化効率が６重量％の差しか出ていないが、ポリエチレン、ポリプロピレン等の比率が多くなれば、１２〜１８重量％の油化効率の差が出るものと考えられる。なお、油化効率とオフガス量とを加えた残渣は、インキの顔料、紙管遊離カーボン等である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による廃プラスチック油化処理装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】本発明による廃プラスチック油化処理装置に用いる水封シールを示す概略図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  貯蔵ホッパ
２０  押出機
２１  連結管
３０  熱分解炉
４０  触媒反応槽
５０  第１コンデンサ
５３  水蒸気供給手段
６０  第２コンデンサ
６３  水蒸気供給手段
７０  回収油タンク
８０  遠心分離機
９０  リザーブタンク
１００  スクラバ
１１０  水封シール
１２０  吸着式脱臭炉
【図１】
2006056957.tif 000003
【図２】
2006056957.tif 000004