(57)【要約】      （修正有）【課題】プラスチックの分解によって生成するプラスチック分解油を高付加価値な燃料又は、石油化学工程又は石油精製工程での原料油として利用するため、プラスチック分解油中の固形物を効率よく低減する方法、及びその装置の提供。【解決手段】プラスチックを熱分解して得られる、比重が１．０以下、流動点が１００℃未満、固形物含有量が１０，０００〜５００，０００ｍｇ／Ｌであるプラスチック分解油をデカンタ型遠心分離機で処理した後、ディスク型遠心分離機で処理することにより、プラスチック分解油中の固形物を１００ｍｇ／Ｌ以下に低減でき、油化プラント内外での汚れ、閉塞などの発生を抑制することができ、プラスチック分解油を高付加価値な燃料又は、石油化学工程又は石油精製工程での原料油として有効に用いることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックを熱分解して得られる、比重が１．０以下、流動点が１００℃未満、固形物含有量が１０，０００〜５００，０００ｍｇ／Ｌであるプラスチック分解油を、デカンタ型遠心分離機で処理した後、ディスク型遠心分離機で処理するプラスチック分解油中の固形物低減方法。
【請求項２】
前記プラスチック分解油の前記デカンタ型遠心分離機及び前記ディスク遠心分離機への供給温度が、前記プラスチック分解油の流動点を超え、１００℃以下である請求項１に記載のプラスチック分解油中の固形物低減方法。
【請求項３】
プラスチック分解油中の固形物を低減する装置であって、プラスチックを熱分解して得られる比重が１．０以下、流動点が１００℃未満、固形物含有量が１０，０００〜５００，０００ｍｇ／Ｌであるプラスチック分解油を導入する導入口を有するデカンタ型遠心分離機と、前記デカンタ型遠心分離機で処理した油の出口配管が、ディスク型遠心分離機の導入口に接続されているプラスチック分解油中の固形物低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックの分解によって生成するプラスチック分解油に存在する固形物を、直列に配置されたデカンタ及びディスク型遠心分離機で連続的に低減する方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックは軽くて丈夫という利点から日本の経済成長と共に生産量及び廃棄量が増えてきた。これまでは使用されたプラスチックは、廃棄物として主に埋め立てや焼却で処理されていたが、埋め立ては最終処分場を逼迫、焼却は廃プラスチックに含まれる塩素等による設備損傷やダイオキシン類等の汚染物質排出など様々な問題を抱えている。これらの問題を解決するため、廃棄されたプラスチックを分解し油に戻すことが提案されている（特許文献１、２）。
【０００３】
家庭等から排出されるプラスチックにはポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンといった熱分解油化に適したプラスチックのほか、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリ塩化ビニリデン（PVDC）、ポリエチレンテレフタレート（PET）等が含まれている。PVC及びPVDCは熱分解の際に塩化水素ガス、PETは熱分解の際に安息香酸やフタル酸等の有機酸を生成し、油化プラント内外での腐食ならびに分解油の酸性化、また、フタル酸等による配管内での閉塞を引き起こす。そのため、発生する塩化水素ガス、安息香酸及びフタル酸等による腐食及び閉塞を抑制するため、消石灰などのアルカリを添加し、アルカリ塩として排出することが提案されている（特許文献３）。
【０００４】
アルカリ塩はプラスチックの分解により生成する灰分や炭化物と共に主に残渣として排出されるが、灰分や炭化物及びアルカリ塩などの一部の固形物は廃プラスチック分解油中に残存してしまう。これらが存在すると、プラスチック分解油を高付加価値な燃料又は、石油化学工程又は石油精製工程での原料油として利用する際に、設備の腐食を起こしたり、各種配管・装置において付着し汚れや閉塞を起こしたり、また、触媒上でコーキングを起こしたりするため、処理が困難になる（特許文献４）。
【０００５】
固形物の除去方法としては、ろ過（遠心ろ過）、静置分離、デカンタ型遠心分離、ディスク型遠心分離、蒸留分離等がある。
ろ過及び遠心ろ過ではプラスチック分解油中の固形物の量が多いため、フィルターの交換や切換え・洗浄頻度が高く、効率的・経済的ではない。また、固形物の粒径が小さいため、一般的なメッシュでは除去できない。
静置分離では固形物が沈降するまでに時間がかかるため、必要以上のタンク等設備及び敷地が必要となり、経済的・効率的ではない。
デカンタ型遠心分離は固形物を多く含んだ液を連続的に処理するのに適しているが、沈降距離が長いため、効率を上げるためには回転数を非常に高める必要があり、駆動系への負担が大きく、固形物の粒径が小さいプラスチック分解物油中の固形物の除去には適していない。
ディスク型遠心分離は他の遠心分離と比べ沈降距離が短く、また、沈降面積が広いため、固形物量が少なく、また、固形物の粒径が小さいものに適しているが、固形物排出がバッチ式のため、時間当たりの排出回数に上限があり、固形物量が多く、また変動する場合には適さない。
蒸留分離ではエネルギーがかかってしまい、経済的ではない。
【０００６】
デカンタ型遠心分離機と２台以上の遠心ろ過機を用いた方法も提案されているが（特許文献５）、プラスチック分解油中の固形物の粒径が小さいため、デカンタ型遠心分離機では十分に除去できない。遠心ろ過機で除去するためにはメッシュ（目開き）を小さくする必要があり、短時間での差圧の上昇、目詰まりが発生し、安定的な運転が難しい。そのため、必要な固形物除去設備が多くなり設備コストが高く、また、頻繁な洗浄作業が必要なことから運転コストが高くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−２３５５６３号公報
【特許文献２】特開２００２−６０７５７号公報
【特許文献３】特開２００２−１７９８３７号公報
【特許文献４】特開２００１−８９７６８号公報
【特許文献５】特開２００６−２０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、プラスチックの分解によって生成するプラスチック分解油を高付加価値な燃料又は、石油化学工程又は石油精製工程での原料油として利用するため、プラスチック分解油中の固形物を効率よく低減する方法及びその装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、遠心分離機のタイプにより除去できるプラスチック分解油中の固形物の量及び粒径が異なることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、以下の通りである。
［１］プラスチックを熱分解して得られる、比重が１．０以下、流動点が１００℃未満、固形物含有量が１０，０００〜５００，０００ｍｇ／Ｌであるプラスチック分解油を、デカンタ型遠心分離機で処理した後、ディスク型遠心分離機で処理するプラスチック分解油中の固形物低減方法。
[２]前記プラスチック分解油の前記デカンタ型遠心分離機及び前記ディスク遠心分離機への供給温度が、前記プラスチック分解油の流動点を超え、１００℃以下である上記［１］に記載のプラスチック分解油中の固形物低減方法。
[３]プラスチック分解油中の固形物を低減する装置であって、プラスチックを熱分解して得られる比重が１．０以下、流動点が１００℃未満、固形物含有量が１０，０００〜５００，０００ｍｇ／Ｌであるプラスチック分解油を導入する導入口を有するデカンタ型遠心分離機と、前記デカンタ型遠心分離機で処理した油の出口配管が、ディスク型遠心分離機の導入口に接続されているプラスチック分解油中の固形物低減装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、プラスチック分解油から固形物を１００ｍｇ／Ｌ以下に除去することにより、油化プラント内外での汚れ、閉塞などの発生を抑制することができ、プラスチック分解油を高付加価値な燃料又は、石油化学工程又は石油精製工程での原料油として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明で用いるデカンタ型遠心分離機の構造概略図。
【図２】本発明で用いるディスク型遠心分離機の構造概略図。
【図３】実施例及び比較例の粒径分布図。
【符号の説明】
【００１３】
１、１１・・・原料入口
２・・・原料分配口
３・・・堰板
４、１２・・・重液出口
５・・・隔壁板
６・・・スクリュウコンベア
７・・・モーター
８・・・回転ボウル
９、１３・・・軽液出口
１４・・・ディスク
１５・・・排出弁
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［プラスチック分解油］
本発明で処理に用いるプラスチック分解油は、プラスチックの分解によって得られたものであり、比重が１．０以下、かつ流動点が１００℃未満、かつ固形物含有量が１０，０００〜５００，０００ｍｇ／Ｌの範囲のものである。
【００１５】
プラスチック分解油の比重は１．０以下であれば、固形物との比重差が生じ、分離がしやすく、問題なく用いることができる。
【００１６】
プラスチック分解油の流動点は１００℃未満であれば、遠心分離機への供給温度を１００℃以下に抑えることができる。遠心分離機への供給温度が高いほどプラスチック分解油に流動性が生じ、分離し易くなる。しかし、プラスチック分解油中には軽質炭化水素留分が含まれているため、デカンタ型遠心分離機やディスク型遠心分離機への供給温度が１００℃を超える場合には、軽質炭化水素留分が揮発し、作業環境悪化や大気汚染を引き起こすため好ましくない。また、ディスク型遠心分離機への供給温度が１００℃超えると、ディスク型遠心分離機の固形物を排出するための排出装置に使われている操作水が沸騰してしまい、制御不能となる。そのため、ディスク型遠心分離機は流動点が１００℃を超えるプラスチック分解油を処理できない。また、プラスチック分解油中には軽質炭化水素留分が含まれているので、環境への問題からプラスチック分解油中に含まれる軽質炭化水素を揮発させないため、流動点が１００℃未満であることが必要であり、特には８０℃以下、更には６０℃以下が好ましい。
【００１７】
なお、プラスチック分解油の流動点が１００℃未満を外れる場合は、炭化水素油と混合し、混合油の流動点を１００℃未満、好ましくは８０℃以下、更には６０℃以下にすることにより、軽質炭化水素の揮発を抑制できるため、好ましい。
【００１８】
固形物含有量が１０，０００ｍｇ／Ｌ未満では、デカンタ型遠心分離機で処理するには長時間を要し効率的でない。また、固形物の平均粒径（D50）が５μｍ以下ではデカンタ型遠心分離機ではほとんど除去できず、処理する必要がない。また、固形物含有量が５００，０００ｍｇ／Ｌ超では、固形物が多すぎるため凝集をおこし、デカンタ型遠心分離機までの配管や、ディスク型遠心分離機内部で閉塞をしてしまうため、固形物含有量の上限値は５００，０００ｍｇ／Ｌである。
【００１９】
［デカンタ型遠心分離機］
デカンタ型遠心分離機は図１の構造概略図に示すように、一端に円錐部が形成された回転ボウル８とスクリュウコンベア６等からなる。遠心分離する場合は、モーター７により回転ボウル８を高速で回転させるとともに、回転ボウル８とスクリュウコンベア６に若干の速度差を儲け、原料の固形物を重液出口４側へ掻き上げるように動作させる。原料入口１を通って原料分配口２より供給される原料は遠心力により、比重の軽い液分（軽液）は半径方向内向きに移動して回転ボウル８の内層部分に集まり、比重の重い固形物あるいはスラッジ等を含む液（重液）は半径方向外向きに移動して回転ボウル８の外層部分に集まり、分離され、そして軽液は回転ボウル８の大径端側に流れて堰板３を超えて軽液出口９から連続的に外部に取り出され、固形物あるいはスラッジ等を含む重液は、スクリュウコンベア６によって傾斜方向に移動し回転ボウル８の円錐部に設けられた重液出口４から連続的に取り出される。また、比重の異なる液体がある場合は隔壁板５により容易に分離することもできる。
【００２０】
デカンタ型遠心分離機は連続排出が可能なため、固形物を多く含んだ液を処理するのに適している。しかし、沈降距離が長く、沈降面積も小さいため、少量、且、粒径が数μｍ以下の固形物を取り除くには適していない。
【００２１】
［ディスク型遠心分離機］
ディスク型遠心分離機は図２の構造概略図に示すように、複数のディスク１４を備えている。遠心分離する場合は、複数のディスク１４を回転させ、原料入口１１より供給される原料はディスク上で遠心力により比重の軽い液（軽液）と比重の重い固形物あるいはスラッジ等を含む液（重液）とに分離され、軽液は回転ボウルの軽液出口１３かられ外部に連続的に取り出され、スラッジ等の固形物を含む重液は、排出弁１５を介して重液出口１２から一定間隔で排出される。
【００２２】
ディスク型遠心分離機は複数のディスクを用いることにより、沈降距離が短く、沈降面積が大きいため、粒径が小さく数μｍ以下の固形物の除去に適している。しかし、固形物の排出がバッチ式であり、排出時には機械に衝撃がかかるため、時間当たりの排出回数に上限がある。従って、固形物量が数万ｍｇ／Ｌを越えるものには適さない。
【００２３】
［デカンタ型遠心分離機とディスク型遠心分離機の組み合せ］
デカンタ型遠心分離機とディスク型遠心分離機それぞれでは、粒径が小さい固形物が大量に含まれるプラスチック分解油に適していない。本発明では、デカンタ型遠心分離機とディスク型遠心分離機の特徴を生かし、デカンタ型遠心分離機で数μｍ以上の比較的粒径が大きい固形物をディスク型遠心分離機で除去可能な量まで処理し除去した後、ディスク型遠心分離機で処理して、数μｍ以下の粒径が小さい固形物を除去することにより、プラスチック分解油中の固形物を効率良く低減することを特徴としている。
また、デカンタ型遠心分離機で数μｍ以上の比較的粒径が大きい固形物をディスク型遠心分離機で除去可能な量まで処理し除去した後、該デカンタ型遠心分離機の軽液出口９に接続する出口配管が、ディスク型遠心分離機の原料導入口１１に接続されている両者を組み合わせた固形物低減装置を構成することも特徴としている。
【００２４】
即ち、デカンタ型遠心分離機によりプラスチック分解油に多量に含まれ、かつ比較的小さな粒径の固形物を効率良く減らし、固形物を比較的小さな粒径に一定とすることができる。次いで、ディスク型遠心分離機で処理する際には、プラスチック分解油は含まれる少量で比較的小さな粒径の固形物のみとなっているので、これをディスク型遠心分離機で効率よく除くことができる。この際固形物の排出がバッチ式になっても処理方法、装置全体としては問題とはならない。
【００２５】
また、プラスチック分解油の流動点が１００℃未満を外れる場合は、炭化水素油と混合し、混合油の流動点を１００℃未満にすることにより、軽質炭化水素の揮発を抑制できる。そのため、プラスチック分解油の流動点が１００℃未満を外れる場合は、前記プラスチック分解油と炭化水素油を混合し、前記デカンタ型遠心分離機及び前記ディスク遠心分離機へ供給することが好ましい。
この際、前記炭化水素油の流動点が、前記プラスチック分解油の流動点以下であることが好ましい。更に、前記炭化水素油が、原油由来留分、又は、前記プラスチック分解油を分留し得られるプラスチック分解油由来留分であることが好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例により本発明を説明するが、本実施例より本発明が限定的に解釈されるものではない。
【００２７】
各種のプラスチック熱分解油を札幌プラスチックリサイクル株式会社から入手し、固形物量および固形物体積を測定した。その結果を表１に示す。なお、比重はＪＩＳ  Ｋ  ２２４９に、流動点はＪＩＳ  Ｋ２２６９によって測定した。固形物量は、細孔径０．４５μｍメンブレンフィルターを用いてろ過し、トルエン、ｎ−ヘキサンを用いて十分洗浄後、乾燥させて重量を測定した。固形物体積は、卓上遠心分離機を用いてスピンテスト＜９５℃、３分間、１０ｃｃ、５，０００ｒｐｍ＞を行い、上澄みを取り除いた後の体積を遠沈管についている目盛りを用いて目視で求めた。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
（実施例１）
固形物量９０，４００ｍｇ／Ｌ、平均粒径（D50）２０μｍのプラスチック分解油１を原料として用い、巴工業（株）社製デカンタ型遠心分離機（P660型）を用いて９０℃、遠心分離機の回転速度を５，０００ｒｐｍとして、プラスチック分解油1を６００Ｌ／ｈで供給した。デカンタ型遠心分離処理後の固形物は３，３００ｍｇ／Ｌ、平均粒径（D50）は９μｍであった。その後、アルファラバル社製ディスク型遠心分離機（LAPX202型）を用いて、９０℃、遠心分離機の回転速度を１０，０００ｒｐｍとして、処理済みプラスチック分解油1を３７．５Ｌ／ｈで供給した。ディスク型遠心分離処理後の固形物は７０ｍｇ／Ｌであった。粒径分布を図３に示す。平均粒径（D50）は４μｍであった。
粒径分布はMalvern社製Mastersizerを用いて測定した。分散媒にはプラスチック分解油を蒸留して得られるナフサ留分を用いた。
【００３０】
固形物量９０，４００ｍｇ／Ｌのプラスチック分解油を原料とし、デカンタ型遠心分離処理後に、ディスク型遠心分離処理することにより、固形物は７０ｍｇ／Ｌとすることができた。本発明においては、プラスチック分解油から固形物を１００ｍｇ／Ｌ以下に除去できれば、プラスチック分解油を分留して高付加価値な燃料又は、石油化学工程又は石油精製工程での原料油として用いても、何ら問題がない程度に低減できたといえるものであり、この数値１００ｍｇ／Ｌ以下を低減の目標とした。実施例１では目標以下であり十分低減できているといえる。
【００３１】
（実施例２〜４）
実施例１において、プラスチック分解油１をプラスチック分解油２〜４に変更した以外は、実施例１と同じ処理をした。その結果いずれもディスク型遠心処理後の固形物は１００ｍｇ／Ｌ以下であった。
【００３２】
（比較例１）
プラスチック分解油１を原料として用い、巴工業（株）社製デカンタ型遠心分離機（P660型）を用いて９０℃、遠心分離機の回転速度を５，０００ｒｐｍとして、プラスチック分解油1を６００Ｌ／ｈで供給した。１度目の遠心分離処理後の固形物は３，３００ｍｇ／Ｌであった。１度目のデカンタ型遠心分離機での処理の後、さらに前記処理条件で２度目の遠心分離処理を行い、さらに３度目の遠心分離処理を行った。２度目の遠心分離処理後の固形物は１，６００ｍｇ／Ｌ、３度目の遠心分離処理後の固形物は８７０ｍｇ／Ｌであった。粒径分布を図３に示す。また、平均粒径（D50）はそれぞれ２度目の遠心処理後７μｍ及び３度目の遠心処理後６μｍであった。
【００３３】
（比較例２）
プラスチック分解油２（固形物量５４，７００ｍｇ／Ｌ）を原料として用い、アルファラバル社製ディスク型遠心分離機（ＣＨＰＸ４０７型）を用いて、９０℃、遠心分離機の回転速度を１０，０００ｒｐｍとして、プラスチック分解油２を６００Ｌ／ｈ相当条件（３７．５Ｌ／ｈ）で供給した。遠心分離処理後の固形物は１１１ｍｇ／Ｌであった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
廃プラスチックの分解によって生成するプラスチック分解油に存在する固形物をデカンタ及びディスク型遠心分離機で処理することにより低減でき、油化プラント内外での汚れ、閉塞などの発生を抑制することができ、プラスチック分解油を高付加価値な燃料又は、石油化学工程又は石油精製工程での原料油として提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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