(57)【要約】【課題】未融解分が装置内で滞ったり固まったりすることがなく安定的且つ継続的に稼働可能とする。また、油化還元効率を高めることができる。さらに、長いスクリューフィーダーを必要とせず、プラントの小型化を可能とする。【解決手段】廃プラスチックの破砕片を融解する融解設備と、融解された廃プラスチックをさらに過熱してガス化する分解設備と、分解設備から抽出したガスを生成油として回収する設備並びに分解設備から残渣を回収する残渣回収設備とを順次連結し、かつ融解設備並びに分解設備における廃プラスチックの搬送を円筒とこの円筒内に収容されて回転するスクリューとで構成されるスクリューフィーダーで行う連続式廃プラスチック油化還元装置において、少なくとも融解設備の廃プラスチック破砕片の融解初期におけるスクリューフィーダー１１のスクリュー１３の羽根１３ａに切欠き６を設けるようにしている。【選択図】図２
2019011410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックの破砕片を融解する融解設備と、融解された廃プラスチックをさらに加熱してガス化する分解設備と、前記分解設備から抽出したガスを生成油として回収する設備並びに前記分解設備からの残渣を回収する残渣回収設備とを順次連結し、かつ前記融解設備並びに前記分解設備における前記廃プラスチックの搬送を円筒とこの円筒内に収容されて回転するスクリューとで構成されるスクリューフィーダーで行う連続式廃プラスチック油化還元装置において、少なくとも前記融解設備に前記廃プラスチック破砕片の融解初期における前記スクリューフィーダーのスクリューに切欠きを設けていることを特徴とする連続式廃プラスチック油化還元装置。
【請求項２】
前記融解設備はプラスチック押出機を含み、該プラスチック押出機の出口に前記スクリューフィーダーを備えるものである請求項１記載の連続式廃プラスチック油化還元装置。
【請求項３】
前記融解設備を第１の融解設備と第２の融解設備とに分けて構成し、さらに前記第１の融解設備はプラスチック押出機と、該プラスチック押出機の出口に連結される第１のスクリューフィーダーとで構成され、前記第２の融解設備は前記第１のスクリューフィーダーから排出された溶融プラスチックをさらに融解させて液状として前記分解設備に供給する第２のスクリューフィーダーとで構成され、少なくとも前記第１のスクリューフィーダーの前記スクリューの外周縁には前記切欠きが設けられている請求項１記載の連続式廃プラスチック油化還元装置。
【請求項４】
前記融解設備における前記スクリューフィーダーの前記スクリューの羽根の間には前記スクリュー軸の径方向に突出する撹拌棒を備えるものである請求項１記載の連続式廃プラスチック油化還元装置。
【請求項５】
前記第２のスクリューフィーダーを前上がりに傾斜させ、液状化した廃プラスチックを溢流させることで前記分解設備のスクリューフィーダーに定量的に供給させるバッファー機能を持たせるものである請求項３記載の連続式廃プラスチック油化還元装置。
【請求項６】
前記融解設備の少なくとも融解初期の行程の前記スクリューフィーダー内に加熱された潤滑油を注入することを特徴とする請求項１記載の連続式廃プラスチック油化還元装置
【請求項７】
前記融解設備の少なくとも融解初期の行程の前記スクリューフィーダー内に加熱された窒素ガスを注入することを特徴とする請求項１記載の連続式廃プラスチック油化還元装置
【請求項８】
前記分解設備のスクリューフィーダーは、入口よりも出口が高く設定されており、該スクリューフィーダーの前記スクリューにも前記切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１記載の連続式廃プラスチック油化還元装置。
【請求項９】
前記スクリューフィーダーは、その周囲を外筒によって覆われ、該外筒と当該スクリューフィーダーを構成する前記円筒との間で熱風炉から供給される熱ガスを通す熱風通路が形成されると共に、前記スクリューフィーダーの前記円筒の外周面に螺旋状のフィンが固着され、前記熱ガスが前記螺旋状フィンに案内されて前記スクリューフィーダーの外周面に沿って螺旋状に通過する熱風通路とされているものである請求項１記載の連続式廃プラスチック油化還元装置。
【請求項１０】
前記第２の融解設備並びに前記分解設備は傾斜した第２並びに第３のスクリューフィーダーから構成されており、かつ前記第１〜第３のスクリューフィーダーは、その周囲を外筒によって覆われ、該外筒と当該スクリューフィーダーを構成する前記円筒との間で熱風炉から供給される熱ガスを通す熱風通路が形成されると共に、前記円筒の外周面に螺旋状のフィンが固着されて前記熱ガスが前記螺旋状フィンに案内されて前記スクリューフィーダーの外周面に沿って螺旋状に通過する熱風通路が形成され、さらに前記第１〜第３のスクリューフィーダーの前記スクリューには切欠きが設けられていることを特徴とする請求項３記載の連続式廃プラスチック油化還元装置。
【請求項１１】
前記第１〜第３のスクリューフィーダーの各前記スクリューの羽根の間には前記スクリュー軸の径方向に突出する撹拌棒を備えるものである請求項１０記載の連続廃プラスチック油化還元装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃プラスチック油化還元装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、廃プラスチックを熱分解して油化還元処理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃プラスチックを熱分解することによって生成油を得るためには、一般的にプラスチックが融解点に達して液状に溶け出す状態である融解工程と、融解した状態から最初にガス化する状態である1次分解工程と、１次分解ガスにさらに熱を加えて軽くなった状態である２次分解工程を順に経ることによって、２次分解ガスを生成してこれを冷却することが必要である。ここで、プラスチックに熱を加えすぎると、２次分解ガスの状態を通り過ぎ、可燃性ガスになってしまう３次分解の状態（オフガス状態とも呼ぶ）や、炭素化してしまう炭化状態になってしまう。すなわち、プラスチックの熱分解による生成油の抽出では、温度が低すぎる場合にはプラスチックが融解しないか又は融解してもガス化しないので生成油を抽出することができない。一方、温度が高すぎる場合にはオフガスの状態や炭素化状態になってしまうので、この場合も生成油を抽出することができない。そこで、１００〜２００℃程度の狭い温度差の範囲で加熱することにより、例えば融解工程では約２００〜３５０℃まで間接加熱して廃プラスチック原料を融解し、ガス分解工程では３５０〜５５０℃まで間接加熱し、１次分解から２次分解を引き起こさせることが要求される。
【０００３】
電熱ヒーターを加熱源とする場合には、温度制御が容易であることから必要とする温度分布を得て上述の融解工程と第１次分解工程並びに第２次分解工程とを容易に実施できるが、エネルギーコストがかかり過ぎるばかりか処理規模を大きくできない問題がある。そこで、特許文献１には、廃プラスチックの油化還元処理によって回収された生成油そのものを燃焼させて得た熱風を加熱源として廃プラスチックを熱分解して油化還元処理する熱分解装置が提案されている。
【０００４】
この熱分解装置は、ホッパーに投入された高分子系廃棄物を熱風炉からの熱風で周囲から加熱しながら融解しつつ分解工程へ向けて供給するフィードパイプと、熱風炉からの熱風で周囲から加熱しながら分解させる傾斜管とをはさみ角度が大きなV字形に連結し、それぞれの管の内部にスクリューを配置してスクリューフィーダーを構成することにより、高分子系廃棄物をフィードパイプの内部において第一熱風炉の熱で融解して底部となるV字形の連結部分に滞留させ、さらに、高分子融解物を傾斜管の内部において送り上げ用のスクリューで上方に送りながら第二熱風炉の熱で一次融解処理すると共にこれにより生じた分解ガスを第三熱風炉の熱で二次分解するものである。この熱分解装置において加熱源となる熱風は、融解用フィードパイプ及び分解用傾斜管とそれらの周りに配置された外筒との間の加熱用空間に熱風炉から熱風を導入するとともに、出口配管に配置されたブロワーによる誘引通風で加熱用空間を通過した熱風を熱風炉に還流させることにより、加熱空間と熱風炉との間で循環するように設けられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の熱分解装置では、誘引通風により熱風炉と加熱用空間との間を熱風が循環するように設けているので、熱風導入口から熱風排出口へと熱風が直接流れるショートパスを惹き起こしたり、スクリューフィーダーの周りでの熱風の流れに偏りを生じさせる。さらには、熱風導入口と熱風排出口との間の区間よりも管軸方向外側の領域に熱風が広がって加熱用空間の隅々まで流れることが難しい。このことから、加熱用空間を均一に熱風が流れずにフィードパイプや傾斜管の加熱にむらが生じて局所的に高温部分と低温部分とが形成されてしまう。このため、低温部分において高分子系廃棄物の一部は融解しないまま未融解分として残って熱分解装置のスクリューフィーダー内で滞ったり、あるいは一旦融解したものが再凝固してスクリューフィーダーを詰まらせることがあり、スクリューフィーダーを壊したり、廃プラスチック油化還元装置の運転を不安定で信頼性に劣るものとし、実用化を難しいものとしている。さらに、熱量不足のために本来は分解可能でありながら分解されずに未融解分中に残存してしまう油分が相当あり、装置に投入する高分子系廃棄物の量に対して熱分解による還元処理の結果得られる油の量が少なくなってしまう。つまり、油化還元効率が低いという問題を有する。
【０００７】
また、局所的な低温部分の形成を防ぐために熱風の温度を高めると、高温部分の温度が極端に高くなり、当該部分では融解状態や１次分解ガスの状態から２次分解ガスの状態を通り過ぎてオフガスの状態や炭化状態になってしまう。このため、供給する熱風の温度を高めに設定することで出口側（低温側）における過度な低温化を防いで廃プラスチック原料の温度を融解を促進する温度に維持することは難しい。
【０００８】
さらに、熱風導入口から熱風排出口への熱風が直接流れるショートパスを起こす他、加熱用空間をほぼ最短距離で熱風が通過しようとするため、加熱用空間における熱風の滞留時間が極端に短く、十分な熱量を得ることが難しい。このことも未融解分を増大させてしまい、固まり易くしてしまう原因となる。
【０００９】
特に、融解部を構成するスクリューフィーダーにおいては、室温とほぼ同じ温度の廃プラスチックの破砕片を円筒の周りから加熱しながらスクリューで移動させるため、温度が低い融解初期の段階では円筒の内面の周辺で融解が始まっても、スクリューフィーダーの中心（スクリュー軸の周辺）では融解しておらず、温度分布も不均一で保有熱量も低いことから、外気温度などの環境変化・外乱に左右されやすい。このため融解部のスクリューフィーダーの中では、一旦融解したプラスチックが再凝固し易い。その上に、融解部の初期では廃プラスチック原料が固形物であるため滑りが悪く、スクリューと円筒との間に未融解物（廃プラスチック破砕片）が噛み込まれたりスクリューないし円筒と残留固形物との間で摩擦が発生するため、スクリューフィーダー内における詰まりを生じ易い。そして、ついには廃プラスチック原料のスクリューへの付着が生ずると共にスクリューが廃プラスチック原料を噛んだまま外れなくなるロック状態に陥る問題がある。このロック状態は、スクリュー軸を破断する程のものであり、これが従来におけるこの種の廃プラスチック油化還元装置が実用化できない原因の一つでもある。
【００１０】
さらに、スクリューフィーダーでは回転するねじ状の翼でプラスチック破砕片が軸方向に押されて移動する。しかも、プラスチック破砕片そのものは熱伝導性が良くない上にプラスチック破砕片同士が点ないし極狭い面で互いに接触しているものであることから、熱伝導が悪く内方に熱が伝わるのに時間がかかる。このため、スクリューフィーダーの管の周りに熱風を流して外側から搬送中の廃プラスチックを加熱するようにしても、加熱される管の周辺ではプラスチック破砕片が融解し始めても中の方には熱が届き難く、中心部分ではプラスチック破砕片が溶けずにそのまま軸方向に押されて移動する。このため、中の方のプラスチック破砕片までも完全に融解させて液状化するまでには長い時間即ち長いスクリューフィーダーを必要とし、プラントの大型化を招いてしまう。また、スクリューフィーダーの長尺化・外筒の表面積の増大は放熱量を増やし、熱エネルギーの更なる不足を招いて環境の変動の影響を受け易くしたり、熱エネルギーコストの増大を招くこととなる。例えば、夏場では熱エネルギーが十分でも冬場には熱エネルギー不足となって一旦融解したプラスチックが固まってしまい、スクリュー軸が破断する事故を招く慮が生ずる。加えて、スクリューフィーダーが長くなるため、管軸方向での温度差も大きくなるため、入り口側での温度低下が大きくなって入口側でのスクリューフィーダーのロックが起き易くなる問題を含んでいる。
【００１１】
そこで、本発明は、未融解分が装置内で滞ったり固まったりすることがなく安定的且つ継続的に稼働することができる廃プラスチック油化還元装置を提供することを目的とする。また、本発明は、油化還元効率を高めることができる廃プラスチック油化還元装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、長いスクリューフィーダーを必要とせず、プラントの小型化を可能とする廃プラスチック油化還元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】
【００１２】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の廃プラスチック油化還元装置は、廃プラスチックの破砕片を融解する融解設備と、融解された廃プラスチックをさらに加熱してガス化する分解設備と、分解設備から抽出したガスを生成油として回収する設備並びに分解設備から残渣を回収する残渣回収設備とを順次連結し、かつ融解設備並びに分解設備における廃プラスチックの搬送を円筒とこの円筒内に収容されて回転するスクリューとで構成されるスクリューフィーダーで行う連続式廃プラスチック油化還元装置において、少なくとも融解設備の廃プラスチック破砕片の融解初期におけるスクリューフィーダーのスクリューに切欠きを設けるようにしている。
【００１３】
ここで、融解設備は廃プラスチックを融解する熱源を備えるスクリューフィーダーのみで構成しても良いが、プラスチック押出機を含み、該プラスチック押出機の出口にスクリューフィーダーを備えることが好ましい。
【００１４】
さらに、融解設備は第１の融解設備と第２の融解設備とに分かれて構成され、かつ第１の融解設備がプラスチック押出機と、該プラスチック押出機の出口に連結される第１のスクリューフィーダーとで構成されると共に、第２の融解設備が第１のスクリューフィーダーから排出された溶解プラスチックをさらに融解させて液状として分解設備に供給する第２のスクリューフィーダーで構成され、少なくとも第１のスクリューフィーダーのスクリューには切欠きが設けられていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の連続式廃プラスチック油化還元装置は、少なくとも融解設備におけるスクリューフィーダーのスクリューの羽根の間にスクリュー軸の径方向に突出する撹拌棒を備えることが好ましい。
【００１６】
また、融解設備を第１の融解設備と第２の融解設備とに分けて構成する場合には、第２の融解設備を構成する第２の融解設備を構成する第２のスクリューフィーダーを前上がりに傾斜させ、液状化した廃プラスチックを溢流させることで分解設備のスクリューフィーダーに定量的に供給させるバッファー機能を持たせることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の連続式廃プラスチック油化還元装置は、融解設備の少なくとも融解初期の工程のスクリューフィーダー内に加熱された潤滑油を注入することが好ましい。
【００１８】
また、本発明の連続式廃プラスチック油化還元装置は、融解設備の少なくとも融解初期の工程のスクリューフィーダー内に加熱された窒素ガスを注入することが好ましい。
【００１９】
また、分解設備のスクリューフィーダーは入口よりも出口が高く設定されており、当該スクリューフィーダーのスクリューには切欠きが設けられていることが好ましい。
【００２０】
また、本発明にかかる連続式廃プラスチック油化還元装置は、スクリューフィーダーが、その周囲を外筒によって覆われ、該外筒と当該スクリューフィーダーを構成する円筒との間で熱風炉から供給される熱ガスを通す熱風通路が形成されると共に、スクリューフィーダーの円筒の外周面に螺旋状のフィンが固着され、熱ガスが螺旋状フィンに案内されてスクリューフィーダーの外周面に沿って螺旋状に通過する熱風通路とされていることが好ましい。
【００２１】
さらに、本発明の連続式廃プラスチック油化還元装置において、第２の融解設備並びに分解設備は傾斜した第２並びに第３のスクリューフィーダーから構成されており、かつ第１〜第３のスクリューフィーダーは、その周囲を外筒によって覆われ、この外筒とスクリューフィーダーの円筒との間で熱風炉から供給される熱ガスを通す熱風通路が形成されると共に、円筒の外周面に螺旋状のフィンが固着されて熱ガスが螺旋状フィンに案内されてスクリューフィーダーの外周面に沿って螺旋状に通過する熱風通路が形成され、さらに第１〜第３のスクリューフィーダーのスクリューには切欠きが設けられているものであることが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明の連続式廃プラスチック油化還元装置は、第１〜第３のスクリューフィーダーの各スクリューの羽根の間にはスクリュー軸の径方向に突出する撹拌棒を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の連続式廃プラスチック油化還元装置によれば、少なくとも融解設備の廃プラスチック破砕片の融解初期におけるスクリューフィーダーのスクリューの一部が切り欠かれているため、スクリューの回転によって切欠きが未融解物の塊を分解しながら融解物ともども撹拌される。また、融解物の一部が切欠きを通して逆流させられることによっても撹拌が促進される。しかも、融解初期の未融解物を多く含むときに撹拌して温度分布を早期に均一にするため、保有熱量も早期に高まり外気温度などの環境変化に左右され難くなると共に、完全に融解して液状化するまでの時間が短くなりスクリューフィーダーを短くして融解設備のコンパクト化を可能とする。このことは融解設備の初期において特に効果的であるが、必ずしもこれに限られるものではなく、分解設備においても温度分布を均一にし、過熱し過ぎることなく効率よくガス化すると共に残渣の炭化を防いでスクリュー軸のロックなどを阻止する上で効果的である。
【００２４】
また、請求項２記載の発明によれば、融解設備がプラスチック押出機を含んでいるので、プラスチック破砕片を粘液状にしてからスクリューフィーダーに供給でき、あるいは未融解物を含んでいたとしても、融解し易い状態であり、融解設備たるスクリューフィーダーをさらに短くすることができる。
【００２５】
また、請求項３記載の発明によれば、廃プラスチックの液状化が進んだ少なくとも第１のスクリューフィーダーの後半では、あるいは場合によっては第２のスクリューフィーダーにおいても、融解物の一部あるいは未融解物の一部が切欠きを通じて逆流しながら活発に撹拌されるため、融解が早まる。しかも、撹拌により熱の分散が起こり熱分布が均一化するため、過熱し過ぎることなくより安定な融解を実現できる。
【００２６】
さらに、請求項４記載の発明によれば、スクリュー軸から径方向に突出する撹拌棒によって周方向並びに径方向にも廃プラスチックが撹拌されるため、中央のスクリュー軸周りの未融解分が外周側へ移動させられ、熱を受け易くなる。同時に、周囲のどろどろの融解物とも混合されるため、熱の伝導が良くなり融解し易くなる。このため、全体として融解を促進させることができ、融解処理に必要とするプラント・スクリューフィーダーの長さを短くできる。特に、融解初期の未融解物を多く含む第１融解設備においては、融解物の保有熱量が低く融解状態が不安定であるため外気温の変動の影響を受けて一旦融解したプラスチックが再び固まる慮があるが、撹拌により熱分布の均一化が図られるため再凝固を防止できる。
【００２７】
さらに、請求項５記載の発明によれば、傾斜した第２のスクリューフィーダーから溢流した分だけが分解設備たる第３のスクリューフィーダーに供給されるバッファー機能を持たせているので、第１の溶融設備において融解しきれない未融解物が一部残留していても第２の溶融設備で溜められ一定の滞留時間が確保されるため、その間に加熱されて液化が進む。したがって、完全に液状化した廃プラスチック原料が分解工程に供給されてガス化が安定かつスムーズに効率よく進む。
【００２８】
さらに、請求項６記載の発明によれば、融解設備の少なくとも融解初期の工程のスクリューフィーダー内に加熱された潤滑油を注入することにより、外気温の低下による影響を緩和して一旦融解したプラスチックの再凝固を抑えることができる。また、融解設備の初期において未融解の固形物とドロドロの半融解物とが混在しても、スクリューと円筒内面との間への未融解物の噛み込みや残留未融解物との間の摩擦を潤滑油が軽減させるため、スクリューフィーダー内における固形物などの詰まりやスクリューへの付着を防いでロック状態に陥るのを防止すると共にスクリューフィーダーの回転駆動のための動力を低減させることができる。しかも、隣接する未融解物・プラスチック破砕片同士の間を潤滑油で充填するため、熱伝導が良くなり、スクリューフィーダーの円筒から内方に熱が伝わり易くなり、融解に要する時間を短くできる。
【００２９】
さらに、請求項７記載の発明によれば、融解設備の少なくとも融解初期の工程のスクリューフィーダー内に加熱された窒素を注入することにより、外気温の低下による影響を緩和して一旦融解したプラスチックの再凝固を抑えることができる。また、融解設備並びに分解設備のスクリューフィーダー内を低酸素状態に保つことができるので、静電気が発生した場合であってもスクリューフィーダー内のガスに引火することを防いで移動中の安全を保ち装置の安定性及び信頼性を向上させることが可能になる。
【００３０】
さらに、請求項８記載の発明によれば、分解設備のスクリューフィーダーは入口よりも出口が高く設定され、かつスクリューに切欠きが設けられているので、液状の廃プラスチック原料がガス化すると、切欠きを通してガスが出口側へ移動するため、早く移動でき過剰な加熱を受けずに済む。即ち、気化したガスは切欠き部分が液状廃プラスチックの液面よりも上あるいは残渣よりも上に位置したときに、この切欠きを通って隣の空間（スクリューの羽根と羽根の間で区画される空間）にショートパスできるので、液状の廃プラスチック並びに残渣から分離されて過熱されることなく凝縮器へ抽出される。したがって、温度が高くなり過ぎてオフガスとなったり、炭化状態となってしまうことを防ぎ得る。また、切欠きで残渣・残渣が分断されるので、スクリューがロックされることがなくなる。スクリューフィーダー内における残渣の詰まりやスクリューへの付着を防いでロック状態に陥るのを防止することができる。
【００３１】
さらに、請求項９記載の発明によれば、スクリューフィーダーの円筒の周りの熱風通路を螺旋状のフィンに沿って円筒の周りを舐めるように熱風が旋回しながら通過するので、円筒を周方向に均等に加熱して局所的な高温部分と低温部分とを発生させることなく均一にむらなく加熱すると共に、熱風の滞留時間が長くなるので十分な熱をスクリューフィーダーの円筒を介して内部の廃プラスチック原料に均一に与えることができる。これにより、廃プラスチック破砕片の融解並びに分解に必要な熱が満遍なく供給され、スクリューフィーダー内で未融解分が滞ったり一旦融解したものが再凝固することがなく、搬送の間に融解され、かつ分解されて安定して再生油の回収が効率よく実現できる。
【００３２】
しかも、スクリューの外周縁の切欠きによる未融解物の塊の分断並びに未融解物や融解物の撹拌と相俟って、特に融解初期の未融解物を多く含むときに廃プラスチック破砕片の融解物、あるいは未融解物と融解物との混練物の温度分布を早期に均一にすることができるので、保有熱量も早期に高まり外気温度などの環境変化に左右され難くなって一旦融解したプラスチックが再凝固し難く、安定な運転ができる。また、完全に融解して液状化するまでの時間が短くなり、融解工程を短縮化すること即ちスクリューフィーダーを短くして融解設備のコンパクト化を可能とする。さらに、スクリューフィーダーを短くし、表面積を低減させることで放熱量を減少させることができるため、環境の変動の影響を受け難くすることができる。加えて、スクリューフィーダーが短くなるため、軸方向での温度差が小さくなるため、入り口側での温度低下が少なくなって入口側でのスクリューフィーダーのロックも起き難くなる。
【００３３】
さらに、請求項１０記載の発明によれば、スクリューフィーダーの円筒の周りを局所的な高温部分と低温部分とを発生させることなく均一にむらなく加熱して融解や分解に必要な熱を均一に与え、廃プラスチック破砕片の融解並びに分解に必要な熱が満遍なく供給される一方、スクリューの回転によって切欠きが未融解物の塊を分断しながら融解物を撹拌し、また融解物の一部を切欠きを通して逆流させて撹拌を促進させ、さらには分解設備においても撹拌により過熱し過ぎることなく効率良くガス化すると共に残渣の炭化を防ぐので、未融解分や残渣などの固形物が装置内で滞ったり固まったりすることがなく安定的に稼働することができると共に油化還元効率を高めることができる。また、本発明は、融解し始めるまでのスクリューフィーダーの長さを短くできるので、設備を小型化することができる。
【００３４】
加えて、請求項１１記載の発明によれば、全てのスクリューフィーダーに設けられた撹拌棒により、融解設備では未融解物の塊を分断しながら融解物を撹拌し、また分解設備では残渣を分断し撹拌してスクリューフィーダーの円筒に固着して炭化するのを防いで、未融解分や残渣などの固形物が装置内で滞ったり固まったりするのを防止できる。これにより、本発明の連続式廃プラスチック油化還元装置は、安定的な稼働を実現し、かつスクリューフィーダーをさらに短くして設備を小型化可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の廃プラスチック油化還元装置の実施形態の一例を概略的に示す原理図である。
【図２】本発明の廃プラスチック油化還元装置の融解設備並びに分解設備を構成するスクリューフィーダーの一例を示す縦断面図である。
【図３】同スクリューフィーダーのスクリューの横断面図である。
【図４】同スクリューフィーダーのスクリューの切欠きの一実施形態を示す横断面図で、（Ａ）はスクリューの外周縁に開口が設けられた切欠き、（Ｂ）はスクリューの外周縁に部分的に開口が設けられた切欠き、（Ｃ）はスクリューの外周縁に開口が設けられていない完全な孔から成る切欠きである。
【図５】本発明の廃プラスチック油化還元装置の他の実施形態を概略的に示す原理図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図１に、本発明の連続式廃プラスチック油化還元装置の実施形態の一例を示す。この実施形態における連続式廃プラスチック油化還元装置は、主に廃プラスチックの破砕片を融解する融解設備１と、融解された廃プラスチックをさらに加熱してガス化する分解設備３０と、分解設備から抽出したガスを生成油として回収する生成油回収設備６０並びに分解設備３０から残渣を回収する残渣回収設備７０とから構成され、各設備が順次連結されて系内がおおよそ外気と遮断・分離された状態に保持されている。
【００３８】
融解設備１はさらに第１の融解設備１０と第２の融解設備２０とに分けて構成され、第１の融解設備１０はプラスチック押出機２並びに該プラスチック押出機２の出口に連結される第１のスクリューフィーダー１１とで構成され、第２の融解設備２０は前上がりに傾斜した第２のスクリューフィーダー２１から構成されている。また、分離設備３０は、前上がりに傾斜した第３のスクリューフィーダー３１で構成されている。尚、第１のスクリューフィーダー１１の原料排出側端部付近と第２のスクリューフィーダー２１の原料投入側端部付近とは接続管１８を介して、さらに第２のスクリューフィーダー２１の原料排出側端部付近と第３のスクリューフィーダー３１の原料投入側端部付近とは接続管２８を介してそれぞれ連結され、プラスチック押出機２から吐出された流動状態の廃プラスチック原料が第１のスクリューフィーダー１１及び第２のスクリューフィーダー２１を順次通過している間の加熱により融解されて液状とされ、さらに第３のスクリューフィーダー３１内を通過している間の加熱により一次分解及び二次分解を連続的に行うように構成されている。尚、第１〜第３のスクリューフィーダー１１、２１、３１の長さや直径は特定の寸法に限定されるものではなく、設備の油化還元処理量に応じて適宜選定される。
【００３９】
ここで、第１の融解設備を構成するプラスチック押出機２は、原料投入ホッパー３とバレル（図示省略）及びバレル内部で回転するスクリュー（図示省略）とを備え、バレルの周りに配置されたヒーター（図示省略）によってバレルごと例えば２００℃程度に加熱され、原料投入ホッパー３から導入された廃プラスチック原料をスクリューで搬送中に加熱、加圧して流動状態にし、それを出口に接続された第１のスクリューフィーダー１１内へ連続的に押し出すものである。このプラスチック押出機２は、一般にプラスチック押出成形機として用いられているものの先端のダイを取り外したものであり、例えば全長２〜３ｍで廃プラスチック破砕片を流動状態にして押し出すことができる。尚、原料投入ホッパー３は、例えば２〜５ｍｍ程度の大きさに破砕されかつ十分に乾燥させられた廃プラスチック原料（本明細書では、廃プラスチック破砕片と呼ぶ）を貯留して原料が減った分だけを連続的に投入することを可能とし、常に解放されて融解設備１並びに分解設備３０のどこにも余分な圧力がかからないようにされている。
【００４０】
また、プラスチック押出機２の出口付近には、抽気口４が開けられ、プラスチック破砕片の融解過程で発生する塩素ガスを無害化して排出するための塩素ガス処理装置５が設けられている。これにより、プラスチック押出機２以降の処理設備に腐食の原因となる塩素ガスが流入することが防がれる。
【００４１】
第１のスクリューフィーダー１１は、円筒１２とこの円筒１２内に収容されるスクリュー１３及びモーター１４を備え、モーター１４の駆動によりスクリュー１３を回転させることにより、プラスチック押出機２から供給された流動状の廃プラスチック原料を加熱しながら第２のスクリューフィーダー２１へ送る。第２のスクリューフィーダー２１は、第１のスクリューフィーダー１１から供給される融解状態の廃プラスチック原料をさらに加熱することにより完全に融解して液状にしてから分解設備たる第３のスクリューフィーダー３１に向けて運搬するためのもので、円筒２２とこの円筒２２内に収容されるスクリュー２３とから成り、モーター２４の駆動によりスクリュー２３を回転させるように構成されている。さらに、第３のスクリューフィーダー３１は、完全に融解した廃プラスチック原料をガス化（一次分解）してさらに１次分解ガスに熱を加えて軽くなった状態である２次分解ガスを得るためのもので、円筒３２とこの円筒３２内に収容されるスクリュー３３とから成り、モーター３４の駆動によりスクリュー３３を回転させるように構成されている。なお、各円筒１２、２２、３２及びスクリュー１３、２３、３３はステンレススティール製などの耐熱・耐食性材料で成形されている。
【００４２】
また、第１〜第３のスクリューフィーダー１１、２１、３１には、それぞれの円筒１２、２２、３２を外部から加熱する熱源が備えられている。本実施形態の場合には、図２及び図３に示すように、第１のスクリューフィーダー１１の周囲が外筒１５によって覆われ、該外筒１５と第１のスクリューフィーダー１１を構成する円筒（内筒）１２との間で熱ガスを通す熱風通路１６が形成されると共に、円筒１２の外周面に螺旋状のフィン１７が溶接などで固着されて熱ガスが螺旋状フィン１７に案内されてスクリューフィーダー１１の円筒１２の周りを円筒１２に沿って螺旋状に通過するように設けられている。また、第２及び第３のスクリューフィーダー２１、３１には、図１に示すように、各スクリューフィーダー２１、３１の周囲が外筒２５、３５によって覆われ、該外筒２５、３５と当該スクリューフィーダー２１、３１を構成する円筒２２、３２との間で熱ガスを通す熱風通路２６、３６が形成されると共に、円筒２２、３２の外周面に螺旋状のフィン２７、３７が固着されて熱ガスが螺旋状フィン２７、３７に案内されてスクリューフィーダー２１、３１の周りを円筒２２、３２に沿って螺旋状に通過するように設けられている。そして、第１のスクリューフィーダー１１の周りの熱風通路１６並びに第２のスクリューフィーダー２１の周りの熱風通路２６には、それぞれ分岐接続管１６ａ、２６ａを介して後端側にバーナー４１を備える第１の熱風発生炉４０が、分岐接続管１６ｂ、２６ｂを介して前端側に排気ブロワ４２がそれぞれ連結されている。もちろん、第１のスクリューフィーダー１１の周りの熱風通路１６と第２のスクリューフィーダー２１の周りの熱風通路２６とそれぞれ別々の熱風発生炉と排気ブロワとを備えて独自に温度制御するように構成しても良い。また、第３のスクリューフィーダー３１の熱風通路３６には、後端側にバーナー５１を備える第２の熱風発生炉５０が、前端側に排気ブロワ５２がそれぞれ連結されている。これにより、それぞれの熱風通路１６、２６、３６においては、排気ブロワ４２、５２を駆動することによっておこる誘引通風により、スクリューフィーダー１１、２１、３１の下流側から上流側へフィン１７、２７、３７に沿って螺旋状に通過する熱風の流れが起こる。この熱風の流れにより、第１〜第３のスクリューフィーダー１１、２１、３１には、原料投入側端部（熱風出口側）から原料排出側端部（熱風入口側）に向かって温度が高くなる温度勾配が形成される。例えば、第１及び第２のスクリューフィーダー１１、２１では、廃プラスチックを完全に融解させるための温度帯域を形成するように、例えば熱風入口側で４８０℃程度、熱風出口側で３８０℃程度の温度勾配がバーナー４１の燃焼量制御によって実現される。また、第３のスクリューフィーダー３１では、融解された廃プラスチックが１次分解さらには２次分解を順次惹き起こす温度帯域を形成するように、例えば傾斜上部の熱風入口側で５５０℃程度、傾斜下部の熱風出口側で４５０℃程度の温度勾配がバーナー５１の燃焼量制御によって実現される。尚、図示していないが、各スクリューフィーダー１１、２１、３１を包囲する外筒１５、２５、３５のさらに周りには、十分な保温材が巻かれ、大気側への放熱量を抑制するように設けることが望まれる。
【００４３】
ここで、熱風通路１６、２６、３６を螺旋状に仕切るフィン１７、２７、３７は少なくとも熱風の導入口１６ａ、２６ａ、３６ａと排出口１６ｂ、２６ｂ、３６ｂとの間に配置され、スクリューフィーダー１１、２１、３１を構成する円筒１２、２２、３２の外周面に巻き付けられるように溶接付けなどで固着されている。このときの螺旋フィン１７、２７、３７のピッチは、スクリューフィーダー全体をむらなく加熱するに十分な滞留時間と経路が得られるような値、例えば１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度にすることが好ましい。また、外筒１５、２５、３５と螺旋状のフィン１７、２７、３７との間の隙間は、可能なかぎり狭くすることが好ましい。隙間が大きくなれば、この隙間から熱ガスがショートパスして軸方向に直線的に流れる熱ガス量が増大してフィン１７、２７、３７に沿って螺旋状にスクリューフィーダー１１、２１、３１の周りを旋回しながら流れる熱ガス量が減少するため、加熱量不足となり、未分解を起こす慮がある。つまり、熱風通路１６、２６、３６に螺旋状のフィン１７、２７、３７を設けて熱ガスをスクリューフィーダー１１、２１、３１の周りを旋回しながら流れるように案内する効果が得られない場合には未分解を惹起し、さらには液化したプラスチックが再び凝固してスクリュー１３、２３、３３の回転をロックさせる慮がある。他方、フィン１７、２７、３７と外筒１５、２５、３５との間の隙間を狭くし過ぎると、円筒（内筒）１２、２２、３２の周りに溶接などで螺旋状フィン１７、２７、３７を固着した状態で外筒１５、２５、３５の中に挿入して組み立てる際に拗れなどを起こして組み立て難くなる問題が生ずる。そこで、多くとも３，４ｍｍ程度、好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２〜３ｍｍ程度のクリアランスを設定することである。
【００４４】
尚、第２のスクリューフィーダー２１ではその傾斜を利用して液化した廃プラスチックを溜めて温めると共に分解設備３０側へ溢流させることで供給することにより常時一定量を貯留するバッファー機能を持たせている。しかも滞留時間を長くすることで、第１の融解設備１０において融解しきれない未融解物が残留していても第２の融解設備２０で溜められ一定の滞留時間が確保されるため、その間に加熱されて液化が進むように設けられている。また、第３のスクリューフィーダー３１では、その傾斜を利用して分解ガスが浮力で原料排出側端部の上面のガス取出口３２ａ側へ移動するように設けられている。
【００４５】
ここで、少なくとも融解設備１の廃プラスチック破砕片の融解初期におけるスクリューフィーダー例えば第１のスクリューフィーダー１１のスクリュー１３には、切欠き６が設けられている。本実施形態の場合、切欠き６は、第１のスクリューフィーダー１１のみならず、第１〜第３の全てのスクリューフィーダー１１、２１、３１のスクリュー１３、２３、３３に設けられている。この切欠き６は、特に数や位置に限定を受けるものではないが、スクリューフィーダーのスクリューの外周縁あるいはその近傍に設けられることが好ましい、例えば、第１のスクリューフィーダーに適用した場合を例に挙げて説明すると、図２、図３及び図４（Ａ）に示すように、スクリュー１３の１リード毎に１つずつ、一定ピッチでスクリュー１３の外周縁の同じ位置に設けて一直線上に整列配置されていてもよいし、図４（Ｂ）に示すように周方向に適宜切り欠く位置をずらして不定ピッチで設けるようにしてもよい。この場合には、スクリューを軸方向から見て一直線上に配置されずに、周方向にずれて配置される。例えば、切欠き６を結ぶように通過する線が螺旋状となるように切欠きが配置されてもよいし、ジグザグに無秩序に配置されても良い。さらに、切欠き６は、１リード内に１つとは限られず、場合によっては図４（Ｃ）に示すように１リード内に複数設けるようにしても良いし、図示していないが複数リードに１つ設けるようにしてもよい。図１〜図３に示す実施形態の場合、スクリュー１３を軸方向から見て一直線上に切欠き６が配置されるように設けられている。この場合、切欠き６の加工が容易である。
【００４６】
また、切欠き６は、例えば、第１のスクリューフィーダー１１のスクリュー１３には、スクリューの始端から終端までの全域に一定ピッチであるいは不定ピッチで切欠き６が設けられているが、場合によっては最も必要とされる箇所例えば融解段階初期の未融解物の塊が発生し易い箇所や、より撹拌が必要な箇所、さらには分解段階後期の残渣物が発生しやすい後半部分だけに部分的に設けるようにしても良い。さらに、切欠き６は、一定のピッチで形成する必要はなく、必要度合いに応じてそのピッチを小さくしたり、大きくすることも可能である。例えば、融解段階初期の未融解物の塊が発生し易い箇所や、分解段階後期の残渣物が発生し易い後半部分には、固形物の塊を分解するに適した形状、大きさ、ピッチの切欠き６を設け、より撹拌が必要な箇所には切欠き６による撹拌や切欠き６を通過しての融解物の流動に適した形状や大きさ、ピッチの切欠きを設けることが好ましい。
【００４７】
さらに、切欠き６は、例えば図３に示すようなＵ型あるいは図４（Ａ）に示すようなレ形や逆三角形（Ｖ形）、半円形、矩形などの様々の形状にすることができる。また、場合によっては、図４（Ｃ）に示すようにスクリューの外周縁に開口させずにスクリューの面を貫通するように円孔を空けることにより構成しても良い。この場合においても、スクリュー軸に対して傾斜するスクリューの面が回転方向（周方向）に対して孔の周縁が切り口となって鎖交するので、未融解物の塊を分断することができるし、融解状態あるいは半融解状態のプラスチックを通過させることによって撹拌を促して融解を助けることができる。また、切欠き６は、同じスクリューあるいは異なるスクリューの間において、全て同じ大きさ、同じ形状、さらにはスクリューの外周縁から同じ深さである必要はなく、必要に応じてその深さ、大きさ、形状などを種々変更しても良い。
【００４８】
上述の切欠き６の存在は、融解設備１においては廃プラスチック原料の未融解物の塊を分断しながら融解物ともども撹拌し、また融解物の一部を逆流させることなどによる撹拌を促進させ、融解を助ける。さらに、分解設備３０においても、切欠き６の存在は効果的である。この切欠き６は、熱分解されなかった残渣を分断するため排出口３２ｂに向けて送りやすくなり、残渣で円筒３２を閉塞させることが少なくなる。また、切欠き６が円筒３２の上方に移動したときに、熱分解により得られたガスが切欠き６を通ってショートパスするため、分解ガスと残渣との分離が迅速かつ容易なものとなる。しかも、１次分解ガスをさらに加熱して軽くなった２次分解ガスが滞留することなく分解設備・第３のスクリューフィーダー３１から抜け出るので、二次分解ガスの過熱を防いで可燃性ガス（オフガス）の発生を抑制することができる。尚、切欠き６は、多くの場合スクリュー１３（２３、３３）の外周縁に局部的にできたへこみから成るが、場合によってはほとんど閉じかけた凹部（図４（Ｂ）参照）であったり、スクリューの外周縁の内側に存在する孔（図４（Ｃ）参照）のようなものでも同様の効果を得ることができる。従って、本明細書において用いる、「切欠き」なる用語は、このような孔を含めたものである。
【００４９】
また、融解設備１を構成するスクリューフィーダー１１、２１、中でも第１融解設備１０の第１のスクリューフィーダー１１には、羽根１３ａと羽根１３ａの間のスクリュー軸１３ｂから放射状に突出する撹拌棒７がもうけられることが好ましい。スクリュー１３の回転に伴って、撹拌棒７によってスクリューフィーダーの中心側の未融解分が外周側へ移動させられるように撹拌されて熱を受け易くなるため融解しやすくなる。同時に、融解段階初期の未融解物の塊あるいは場合によっては分解段階後期の残渣物が分断され、炭化したり固まるのを防ぐことができる。もちろん、撹拌棒７は融解初期となる第１の融解設備１０の第１のスクリューフィーダー１１において特に効果的であるが、第２のスクリューフィーダー２１に適用し羽根２３ａと羽根２３ａの間のスクリュー軸２３ｂから放射状に突出するように設ける場合にも効果的である。また、分解設備たる第３のスクリューフィーダー３１においても撹拌棒７の存在は熱分解されなかった残渣を分断する上で好ましい。この場合、残渣を撹拌棒７で定期的あるいは不定期に分断するため排出口３２ｂに向けて送り易くなり、残渣で円筒３２を閉塞させることが少なくなる。撹拌棒７は、他のスクリューフィーダー１１、２１と同様に羽根３３ａと羽根３３ａの間のスクリュー軸３３ｂから放射状に突出するように設けられる。勿論、撹拌棒７はいずれのスクリューフィーダー１１、２１、３１においてもスクリュー軸１３ｂ、２３ｂ、３３ｂから放射状に突出するように配置されているが、場合によっては各羽根１３ａ、２３ａ、３３ａに取り付けられても良い。
【００５０】
ここで、撹拌棒７は、スクリューフィーダー円筒の内周面の近傍に達する長さ（高さ）に設けられることが好ましい。しかしながら、撹拌棒７と円筒１２との間の隙間を狭くし過ぎると、スクリュー軸１３ｂの周りに溶接などで撹拌棒７を取り付けた状態で円筒１２の中に挿入して組み立てる際に拗れなどを起こして組み立て難くなる問題が生ずる。その反面、撹拌棒７が短すぎると撹拌効果が得られない。そこで、撹拌棒７は、スクリュー軸１３ｂに溶接付けなどによって固着され、少なくとも羽根１３ａと同じ高さかそれよりも僅かに低い高さとすることが好ましい。
【００５１】
また、撹拌棒７は、特に数や位置に限定を受けるものではなく、例えば第１のスクリューフィーダー１１に適用した場合を例に挙げて説明すると、図４（Ａ）に示すように、スクリュー１３の１リード毎に１本ずつ、一定ピッチでスクリュー軸１３ｂの周面の同じ角度位置に一直線上に配置されるように設けても良いし、図４（Ｂ）に示すように周方向に位置をずらして不定ピッチで螺旋状に配置したり、ジグザグに無秩序に配置するようにしても良い。さらに、撹拌棒７は、１リード内に１本とは限られず、場合によっては図２に示すように１リード内に複数本例えば９０°間隔で周方向並びに軸方向にずらしながら４本の撹拌棒７が螺旋状に配置されるように設けられても良いし、図示していないが場合によっては複数リードに１つ設けるようにしても良い。
【００５２】
また、撹拌棒７は、スクリューの始端から終端までの全域に一定ピッチで設けられても良いが、場合によっては同じスクリューのなかであるいは異なるスクリューの間において、例えば必要に応じて局部的にそのピッチを小さくしたり、大きくするように不定ピッチとしたり、あるいは最も必要とされる箇所例えば融解段階初期の未融解物の塊が発生し易い箇所や、より撹拌が必要な箇所、さらには分解段階後期の残渣物が発生しやすい後半部分だけに部分的に設けるようにしても良い。さらに、撹拌棒７は、特定の形状例えば棒状である必要はなく、必要に応じてその高さ、大きさ、形状などを種々変更しても良く、例えば固形物の塊を分断しかつ撹拌するに適した形状、大きさとされることが好ましい。
【００５３】
また、スクリューフィーダーのスクリューに切欠き６を設けること、さらには撹拌棒７を設けることは、スクリューフィーダーの外側に熱風通路を備え熱ガスを通過させるタイプの融解設備あるいは分解設備に限られるものでなく、電気ヒーターなどでスクリューフィーダーの周りから加熱するタイプの融解設備あるいは分解設備に適用することも可能である。この場合にも、流動状態（粘液状）のプラスチックの撹拌を実現して融解を促すことに効果的である。また、液状化されたプラスチックに対しても撹拌による均熱性を高めて分解を促すとともに、残渣の焼き付き（コーキング：炭化）を防ぐことができる。さらに、２次分解ガスの分解設備・傾斜管からの抜け出しを早くして、二次分解ガスへの熱のかけ過ぎによる可燃性ガス（オフガス）の発生を抑制することができる。
【００５４】
一方、プラスチック押出機２から第１のスクリューフィーダー１１内に吐出される段階のプラスチック融解物には、未融解物（プラスチック破砕片）が含まれることがある。また、融解設備の少なくとも融解初期においては保有熱量が十分でないため、プラスチック押出機２から吐出された直後のプラスチック融解物は再凝固し易い状態にある。このため、第１のスクリューフィーダー１１の入り口付近で最もスクリュー１３のロックを惹き起こす可能性がある。そこで、このプラスチック押出機２の出口付近に、加熱した潤滑油を注入して、廃プラスチック原料のスクリューへの付着並びにスクリューが廃プラスチック原料を咬んだまま外れなくなることを防いで未融解分を含む廃プラスチックの融解を助けることが好ましい。
【００５５】
具体的には、プラスチック押出機２と第１のスクリューフィーダー１１との間に、潤滑剤供給源８０から加熱された潤滑油を供給し、プラスチック押出機２から供給される粘液状の廃プラスチック原料と一緒に第１のスクリューフィーダー１１に送り出すようにしている。ここで、潤滑油は、未融解物の滑りを良くする潤滑剤として機能する程度の量例えば５０ｖｏｌ％（スクリューフィーダー内の空隙の５０％を充填する量）未満とすることが好ましい。潤滑剤として機能する程度の量の加熱された油を供給することにより、スクリューと残留未融解物との間の摩擦を軽減してスクリューフィーダーを回転させるための機械的動力が少なくて済む。勿論、潤滑剤としての油の注入はスクリューフィーダーの円筒からの伝熱効率を上げるが、あまり多すぎると加熱のための熱量を多く必要とし、コストがかかることとなる。そこで、潤滑剤として機能する程度の量を供給することが好ましい。なお、潤滑油としては、廃プラスチック油化還元装置によって油化還元処理された生成油を用いるようにしても良いし、別の油を用いるようにしても良い。また、第１のスクリューフィーダー１１内に油を注入する場合には、例えばオフガスを燃焼させる熱などの排熱を利用してプラスチック押出機２による１５０℃〜１８０℃程度に当該油を加熱してから投入することが好ましい。
【００５６】
また、融解設備の少なくとも融解初期のスクリューフィーダー内には、加熱された窒素を注入することが好ましい。具体的には、プラスチック押出機２と第１のスクリューフィーダー１１との間から、加熱された窒素をプラスチック押出機２から供給される粘液状態の廃プラスチック原料と一緒に第１のスクリューフィーダー１１に供給する。これにより、第１〜第３のスクリューフィーダー１１、２１、３１の内部が窒素ガスで充満されてスクリューフィーダー内の酸素濃度が低く保たれるため可燃性ガスの爆発が防がれる。本実施形態の場合、融解設備や分解設備からの排熱あるいはオフガス分解装置６５において発生した熱を利用して、窒素ガス加熱装置８２において窒素ガス発生機８１で生成した窒素ガスを加熱して第１のスクリューフィーダー１１から注入するようにしている。なお、窒素ガス加熱装置８２による窒素ガスの加熱温度は例えば１５０℃〜１８０℃程度の範囲にすることが好ましい。
【００５７】
さらに、傾斜した第３のスクリューフィーダー３１の原料投入側端部よりも高い位置にある原料排出側端部には、分解設備３０から残渣を回収する残渣回収設備７０が備えられている。
【００５８】
残渣回収設備７０は、第３スクリューフィーダー３１の円筒３２の原料排出側端部の下部に設けられている残渣物排出口３２ｂに連結されている残渣物排出管７１と、残渣物排出管７１の下端開口部分を水没させて水封する残渣タンク７２とで構成され、第３スクリューフィーダー３１によって掻き出される残渣物を残渣タンク７２に回収すると共に残渣物排出管７１の下端開口部分から第３スクリューフィーダー３１へ外気が侵入するのを阻止するように設けられている。
【００５９】
また、生成油回収設備６０は、ガス取出口３２ａから抽出される分解ガス中に含まれる塩化水素ガスを消石灰により中和するリアクター６１と、水性アルカリのシャワリングによって分解ガスの残留塩素分を中和して分解ガス中の塩素分を取り除いて分解ガスを液化即ち油化する残留塩素中和装置（スクラバーとも呼ばれる）６２と、生成油から不純物を取り除いて精製する触媒装置６３と、精製処理された生成油を貯める油貯蔵タンク６４並びに残留塩素中和装置６２において液化しなかったオフガスを接触分解するオフガス分解装置６５とで構成されている。
【００６０】
以上のように構成された廃プラスチック油化還元装置によると、以下に説明するように廃プラスチックを熱分解して油化還元処理することができる。
【００６１】
まず、原料投入ホッパー３を介して廃プラスチック原料が定量的にプラスチック押出機２に供給される。プラスチック押出機２では、供給された廃プラスチック原料を搬送する間に加熱、融解して粘液状にして第１のスクリューフィーダー１１に押し出す。なお、廃プラスチック原料は、原料投入ホッパー３に投入される前に予め粉砕処理と乾燥処理とが施される。
【００６２】
第１のスクリューフィーダー１１では、供給された粘液状態の廃プラスチック原料をさらに搬送しながら加熱、撹拌して融解し、接続管１８を介して第２のスクリューフィーダー２１に投入する。このとき、第１のスクリューフィーダー１１によって搬送される廃プラスチック原料は、切欠き６と撹拌棒７とによって未融解物の塊が分断されながら撹拌されるため、満遍なく加熱されて融解が促進される。しかも、潤滑油の介在により、廃プラスチック原料のスクリューへの付着並びにスクリューと残留未融解物との間の摩擦が軽減されてスクリューフィーダー内における詰まりが防がれ、融解が早められる。
【００６３】
また、第２のスクリューフィーダー２１では、円筒２２の周りの熱風通路２６を螺旋状に流れる熱風により、局所的な高温部分と低温部分とを発生させることなく均一にむらなく円筒２２が加熱されて融解に必要な熱が内部の廃プラスチック原料に均一に満遍なく与えられる一方、スクリュー２３の回転によって切欠き６が未融解物の塊を分断しながら融解物を撹拌し、また融解物の一部を切欠き６を通して逆流させて撹拌が促進させられることから、早期に融解する。しかも、傾斜した第２のスクリューフィーダー２１では、一定の滞留時間が確保されているため、第１のスクリューフィーダー１１において融解しきれない未融解物が一部残留していても、第２のスクリューフィーダー２１から第３のスクリューフィーダー３１へ溢流するまでに十分加熱されて完全に液化される。
【００６４】
そして、第２のスクリューフィーダー２１において完全に液状化された廃プラスチック原料が接続管２８を介して第３のスクリューフィーダー３１に投入される。
【００６５】
第３のスクリューフィーダー３１では、熱風通路３６内を螺旋状に通過する熱風によって円筒３２が均一にむらなく加熱されて分解に必要な熱が内部の液状の廃プラスチック原料に均一に満遍なく与えられる一方、スクリューの回転によって切欠きが残渣物の塊を分断しながら液状融解物を撹拌し、また融解物の一部を切欠きを通して液状の廃プラスチック原料を過熱しすぎることなく効率良くガス化して分解ガスと残渣物とに分解される。このとき、第３のスクリューフィーダー３１には原料投入側端部から原料排出側端部に向かって温度が高くなる温度勾配が形成されているので、ガス化する温度が異なる複数種類のプラスチック類が一度に投入されても、第３のスクリューフィーダー３１内を移動する間にプラスチック類の種類毎にガス化に適した温度になり、投入された廃プラスチックの全てを油化還元することができる。第３のスクリューフィーダー３１から抽出された二次分解ガスは、生成油回収設備６０において液化・精製されて生成油として回収される。そして、回収された生成油の一部が潤滑油としてあるいは第２及び第３のスクリューフィーダー２１、３１の燃料として使用される。他方、原料に含まれている分解されない無機物や金属片などの異物は、残渣物として装置内で滞ったり固まったりすることなくスクリュー３３で残渣物排出口３２ｂから排出され、残渣回収設備７０に回収される。
【００６６】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、第３のスクリューフィーダー３１を水平に設置すると共にガス取出口３２ａに誘引ファン（図示省略）を設けて誘引通風により強制的に分解ガスを抽出するようにしても良い。
【００６７】
また、本実施形態では、第１〜第３のスクリューフィーダー１１、２１、３１の全てを熱風を熱源として加熱するようにしているが、場合によっては第１〜第３のスクリューフィーダー１１、２１、３１の全てを電熱ヒーターで加熱するようにしても良いし、第１のスクリューフィーダー１１のみを電熱ヒーターによって加熱する一方で第２及び第３のスクリューフィーダー２１、３１を熱風で加熱するようにしても良い。
【００６８】
さらに、融解初期の未融解物を多く含む第１融解設備１０においては、融解物の保有熱量が低く融解状態が不安定であるため、外気温の変動の影響を受けやすく、一旦融解したプラスチックが再び固まる虞がある。季節の移り変わりなどで外気（環境）温度が大きく変動すると、一旦融解したものが再び固まったりしてスクリュー軸１３ｂがロックして破断する虞がある。そこで、スクリュー軸１３ｂに軸方向の貫通孔（図示省略）を設けて熱ガスや温水あるいは加熱された油などを適宜導入可能とすることにより、あるいはヒーター管を埋設して適宜通電加熱可能とすることにより、必要に応じてスクリュー軸１３ｂの内方からも加熱することが好ましい。このスクリュー軸１３ｂの内方からの熱は、スクリュー軸１３ｂがロックするなどの緊急時の脱出のためのものであることから、常時スクリュー軸１３ｂに対して熱ガス供給管あるいは通電手段などを連結しておく必要はないことから、集電装置やカップリングなどの複雑な機構も必要ない。勿論、第２及び第３のスクリューフィーダー２１、３１の各スクリュー軸２３ｂ、３３ｂにおいても、同様の緊急用加熱機構を備えるようにしても良い。
【００６９】
さらに、本実施形態では、プラスチック押出機２によって予め廃プラスチック原料を融解させることにより第１のスクリューフィーダー１１及び第２のスクリューフィーダー２１を含む融解設備としてのスクリューフィーダーの全長を大幅に短縮することを可能としているが、必ずしもプラスチック押出機２を組み込むことはない。スクリューフィーダーのみで融解設備を構成することも可能である。この場合においても、切欠き６及び／または撹拌棒７をスクリューフィーダーのスクリューに備えることにより、廃プラスチック原料の未融解物の塊を分断しながら融解物ともども撹拌し、また融解物の一部を逆流させることなどによる撹拌を促進させることができるので、一旦融解したプラスチックの再凝固を防ぎつつ完全に融解して液状化するまでの時間を短くしてスクリューフィーダーの短縮による融解設備のコンパクト化を可能とするという効果を損なうものではない。
【００７０】
また、図５に示すような、融解用スクリューフィーダー９０のスクリューに切欠き６及び／または撹拌棒７を備え、かつ分解設備９１における分解用スクリューフィーダー９２のスクリューに切欠き６及び／または撹拌棒７を備えることによっても本発明は実現される。また、一次分解用の下方熱風通路９３並びに二次分解用の上方熱風通路９４には螺旋状のフィン９３ａ、９４ａを設けることによって、熱風を分解用スクリューフィーダー９２の周りを螺旋状に通過させることで、未分解物を発生させないようにできる。
【００７１】
さらには、第２の融解設備たる第２のスクリューフィーダー２１においては、図２に示すように、傾斜させずに水平に配置するようにしても良い。この場合、第２のスクリューフィーダー２１においてバッファー機能を発揮しないが、それでも傾斜する第３のスクリューフィーダー３１の底部で液状化した廃プラスチックあるいは未融解物を含む廃プラスチックが貯留されてからスクリューで掻き揚げられるため、一定量が供給されてガス化される。
【００７２】
また、本実施形態では、触媒装置６３を有するものとして構成されているが、場合によっては、触媒装置６３の代わりあるいは付加設備として遠心分離装置を設けることによって生成油中の水分や異物を分離排除する精製処理を施すようにしても良い。例えば図示していないが、第３のスクリューフィーダー３１から抽出したガスは、熱交換器において４０℃程度に冷却されて凝縮され生成油として一旦貯留槽に貯留された後に油送ポンプによって遠心分離機に送られ、油分のみがさらに貯留槽に蓄えられるようにしても良い。
【００７３】
また、本実施形態においては、廃プラスチックを油化還元処理する場合を前提とした例について説明したが、本発明の処理対象物はこれに限られるものではなく、廃油をプラスチック原料に再生処理する装置としても利用が可能である。
【００７４】
また、本実施形態では、比較的処理量の小さなプラントを例に挙げている。このような小型プラントの場合、加熱温度帯域毎に熱分解により発生するガスを分離回収せずに、生成油（混合油、あるいは油化油）として一括回収することが好ましい。勿論、処理量が比較的大きい場合には、蒸留精製塔を設けて加熱温度帯域毎にガスを分離凝縮し、０〜１３０℃で抽出される軽質油分（ガソリン・ナフサ留分）、１３１〜３５０℃の範囲で抽出される灯油・軽油相当分（灯油・軽油留分（ボイラー燃料、ディーゼル油などに再生利用可能））、３５１℃以上で抽出されるＡ重油相当分（ボイラー燃料、船舶燃料、油化還元装置本体などに再生利用可能）に分離して回収する設備としても、経済的に見合うものとなる。
実施例１
【００７５】
本発明の廃プラスチック油化還元装置を実際の産業系廃プラスチック原料の油化還元処理に適用した実施例について説明する。
【００７６】
本実施例では、廃プラスチック油化還元装置として、第１のスクリューフィーダー１１の長さ約１．５ｍ、直径約２２ｃｍ、第２のスクリューフィーダー２１の長さ約３ｍ、直径約２２ｃｍ、第３のスクリューフィーダー３１の長さ約７ｍ、直径約２２ｃｍのものを用いた。なお、本実施例では、第２のスクリューフィーダー２１の回転数は３回／分とし、第３のスクリューフィーダー３１の回転数は１回／分とした。
【００７７】
そして、プラスチック押出機２における加熱温度は約２００℃に調整した。また、第１のスクリューフィーダー１１内に、オフガスを燃焼させた熱などの排熱を利用して１５０℃〜１８０℃程度に加熱した油を投入した。また、窒素ガスを窒素ガス加熱装置８２において１５０℃〜１８０℃程度の範囲に加熱してから供給した。
【００７８】
また、本実施例では、熱風通路１６、２６を通過する熱風の温度が原料排出側端部の吹込口１６ａ、２６ａ側で４８０℃程度であって原料投入側端部の排気口１６ｂ、２６ｂ側で３８０℃程度になるように第一の熱風発生炉４０のバーナー４１の火力が制御された。
【００７９】
さらに、熱風通路３６内を通過する熱風の温度が吹込口３６ａ即ち原料排出側端部側で５５０℃程度であって排気口３６ｂ即ち原料投入側端部側で４５０℃程度になるように第二の熱風発生炉５０のバーナー５１の火力が制御された。
【００８０】
本実施例では、産業系廃プラスチックのいわゆる３Ｐ（すなわち、ポリスチレン・ポリプロピレン・ポリエチレン）混合原料５００ｇを用いて油化還元処理を行った。なお、本実施例で用いた混合原料の構成は、ポリスチレン１５０ｇ、ポリプロピレン１５０ｇ、ポリエチレン２００ｇであった。
【００８１】
本発明の構成を有する実機を用いて上記原料５００ｇを油化還元処理し、４００ｃｃの生成油が抽出された。本実施例では、約５０分で原料５００ｇの油化還元処理が終了した。
【００８２】
得られた４００ｃｃの生成油を蒸留試験によって分離して以下の成分が得られた。
１）軽質油分
４０ｃｃ（全体の１０％）
これは、０〜１３０℃の範囲の熱分解によって抽出された油である。
ガソリン・ナフサ留分であり、石油化学製品に再生利用可能である。
２）灯油・軽油相当分
３３５ｃｃ（全体の８３.７５％）
これは１３１〜３５０℃の範囲の熱分解によって抽出された油である。
灯油・軽油留分であり、ボイラー燃料やディーゼル油等に再生利用可能である。
３）Ａ重油相当分
２５ｃｃ（全体の６．２５％）
これは、３５１℃以上の範囲の熱分解によって抽出された油である。
重油留分であり、ボイラー燃料や船舶燃料等に再生利用可能である。
また、油化還元装置の熱風発生炉のバーナー用燃料としても利用可能である。
【００８３】
以上の実施例の結果から、本発明の廃プラスチック油化還元装置は、炭化率を押さえると共に熱分解効率に優れており、非常に高い生成油回収率を達成可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００８４】
１  融解設備
１０  第１の融解設備
２  プラスチック押出機（第１の融解設備）
１１  第１のスクリューフィーダー（第１の融解設備）
１２  第１のスクリューフィーダーを構成する円筒
１３  第１のスクリューフィーダーを構成するスクリュー
２１  第２のスクリューフィーダー（第２の融解設備）
２２  第２のスクリューフィーダーを構成する円筒
２３  第２のスクリューフィーダーを構成するスクリュー
２５  熱風通路を第２のスクリューフィーダーの円筒との間で構成する外筒
２６  熱風通路
２７  熱風通路を螺旋状に仕切るフィン
３１  第３のスクリューフィーダー（分解設備）
３２  第３のスクリューフィーダーを構成する円筒
３３  第３のスクリューフィーダーを構成するスクリュー
３５  熱風通路を第３のスクリューフィーダーの円筒との間で構成する外筒
３６  熱風通路
３７  熱風通路を螺旋状に仕切るフィン
３５  熱風通路カバー
１５  熱風通路を第１のスクリューフィーダーの円筒との間で構成する外筒
６  切欠き
７  撹拌棒
１６  熱風通路
１７  熱風通路を螺旋状に仕切るフィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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