(57)【要約】【課題】廃プラスチックを熱分解、油化して分解生成油を回収する方法において、熱分解条件を効率よく制御することができる油化方法及び装置を提供する。【解決手段】廃プラスチックを原料として熱分解し油化する方法にして、γ線計数率および中性子線計数率の測定により廃プラスチック粉砕物のかさ密度と単位かさ体積当たりの水素含有量とを測定し、得られた測定値と、該廃プラスチック粉砕物を構成する各プラスチック粉砕物のかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量の値とを用いて、廃プラスチック中の各プラスチックの含有比率を測定し、該含有比率から前記粉砕物の最適な熱分解条件を決定し、前記廃プラスチックを、こうして決定した最適な熱分解条件で、熱分解を利用するプラスチック油化に供する、ことを含む廃プラスチック油化方法及びそのための装置。【選択図】図１
2008163307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３群のプラスチック、即ち、プラスチックＡ、プラスチックＢおよびプラスチックＣを含む廃プラスチックを原料として熱分解し油化する方法にして、
該廃プラスチックの粉砕物にγ線を照射して、該粉砕物を透過する又は該粉砕物から散乱されるγ線の計数率を測定し、また、該粉砕物に中性子線を照射して、該粉砕物を透過する又は該粉砕物から散乱される中性子線の計数率を測定し、
予め作成したγ線の計数率とかさ密度との関係を示す検量線を用いて、前記で測定したγ線の計数率から前記粉砕物のかさ密度を決定し、また、予め作成した中性子線の計数率と単位かさ体積当たりの水素含有量との関係を示す検量線を用いて、前記で測定した中性子線の計数率から前記粉砕物の単位かさ体積当たりの水素含有量を決定し、
こうして決定したかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量に基づき、前記廃プラスチック中の前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率を求め、
予め作成した前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率と最適な熱分解条件との関係を示す検量線を用いて、前記で求めた含有比率から前記粉砕物の最適な熱分解条件を決定し、
前記廃プラスチックを、こうして決定した最適な熱分解条件で、熱分解を利用するプラスチック油化に供する
ことを含む廃プラスチック油化方法。
【請求項２】
前記廃プラスチック中の前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率が、下記の連立方程式：
<D1>[P1]+<D2>[P2]+<D3>[P3]=D
<H1>[P1]+<H2>[P2]+<H3>[P3]=H/D
[P1]+[P2]+[P3]=1
（式中、DおよびHはそれぞれ前記で決定したかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量を表し、
[P1]、[P2]および[P3]はそれぞれ前記廃プラスチック中の前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率（重量比）を表し、
<D1>、<D2>および<D3>はそれぞれ前記プラスチックＡの粉砕物のかさ密度の平均、前記プラスチックＢの粉砕物のかさ密度の平均および前記プラスチックＣの粉砕物のかさ密度の平均を表し、
<H1>、<H2>および<H3>はそれぞれ前記プラスチックＡの単位重量当たりの水素含有量の平均、前記プラスチックＢの単位重量当たりの水素含有量の平均および前記プラスチックＣの単位重量当たりの水素含有量の平均を表す。）
を解くことにより求められる請求項１に係る廃プラスチック油化方法。
【請求項３】
前記プラスチックＡ、プラスチックＢおよびプラスチックＣがそれぞれポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンであり、
前記連立方程式が下記の連立方程式：
DPE[PE]+DPP[PP]+DPS[PS]=D
HPE[PE]+HPP[PP]+HPS[PS]=H/D
[PE]+[PP]+[PS]=1
（式中、DおよびHは前記のとおりであり、
[PE]、[PP]および[PS]はそれぞれ前記廃プラスチック中のポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンの含有比率（重量比）を表し、
DPE、DPPおよびDPSはそれぞれポリエチレンの粉砕物のかさ密度、ポリプロピレンの粉砕物のかさ密度およびポリスチレンの粉砕物のかさ密度を表し、
HPE、HPPおよびHPSはそれぞれポリエチレンの単位重量当たりの水素含有量、ポリプロピレンの単位重量当たりの水素含有量およびポリスチレンの単位重量当たりの水素含有量を表す。）
で表わされる
請求項２に係る廃プラスチック油化方法。
【請求項４】
前記プラスチックＡ、プラスチックＢおよびプラスチックＣがそれぞれポリエチレンおよびポリプロピレン、ポリスチレンならびに塩化ビニル系樹脂であり、
前記連立方程式が下記の連立方程式：
<DPE+PP>[PE+PP]+DPS[PS]+DVCR[VCR]=D
<HPE+PP>[PE+PP]+HPS[PS]+HVCR[VCR]=H/D
[PE+PP]+[PS]+[VCR]=1
（式中、DおよびHは前記のとおりであり、
[PE+PP]、[PS]および[VCR]はそれぞれ前記廃プラスチック中のポリエチレンとポリプロピレンとの合計、ポリスチレンおよび塩化ビニル系樹脂の含有比率（重量比）を表し、
<DPE+PP>はポリエチレンの粉砕物のかさ密度とポリプロピレンの粉砕物のかさ密度との平均を表し、
DPSおよびDVCRはそれぞれポリスチレンの粉砕物のかさ密度および塩化ビニル系樹脂の粉砕物のかさ密度を表し、
<HPE+PP>はポリエチレンの単位重量当たりの水素含有量とポリプロピレンの単位重量当たりの水素含有量との平均を表し、
HPSおよびHVCRはそれぞれポリスチレンの単位重量当たりの水素含有量および塩化ビニル系樹脂の単位重量当たりの水素含有量を表す。）
で表わされる
請求項２に係る廃プラスチック油化方法。
【請求項５】
前記で求めた塩化ビニル系樹脂の含有比率が５重量％以下である廃プラスチックをプラスチック油化に供する廃プラスチックとして選別する請求項４に係る廃プラスチック油化方法。
【請求項６】
３群のプラスチック、即ち、プラスチックＡ、プラスチックＢおよびプラスチックＣを含む廃プラスチックを加熱して熱分解させる熱分解槽と、
該廃プラスチックの粉砕物にγ線を照射して、該粉砕物を透過する又は該粉砕物から散乱されるγ線の計数率を測定し、予め作成したγ線の計数率とかさ密度との関係を示す検量線を用いて、前記で測定したγ線の計数率から前記粉砕物のかさ密度を決定する測定器、および該粉砕物に中性子線を照射して、該粉砕物を透過する又は該粉砕物から散乱される中性子線の計数率を測定し、予め作成した中性子線の計数率と単位かさ体積当たりの水素含有量との関係を示す検量線を用いて、前記で測定した中性子線の計数率から前記粉砕物の単位かさ体積当たりの水素含有量を決定する測定器を備え、前記２種の測定器により決定されたかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量に基づき、前記廃プラスチック中の前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率を求める組成分析器と、
予め作成した前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率と最適な熱分解条件との関係を示す検量線を用いて、前記組成分析器により求められた含有比率から前記粉砕物の最適な熱分解条件を決定するための解析手段と、
該解析手段により決定された最適な熱分解条件となるように熱分解槽における熱分解条件を制御する熱分解槽制御手段と、
廃プラスチックを前記熱分解槽に送入する手段と、
を備える廃プラスチック油化装置。
【請求項７】
前記廃プラスチック中の前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率が、下記の連立方程式：
<D1>[P1]+<D2>[P2]+<D3>[P3]=D
<H1>[P1]+<H2>[P2]+<H3>[P3]=H/D
[P1]+[P2]+[P3]=1
（式中、DおよびHはそれぞれ前記で決定したかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量を表し、
[P1]、[P2]および[P3]はそれぞれ前記廃プラスチック中の前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率（重量比）を表し、
<D1>、<D2>および<D3>はそれぞれ前記プラスチックＡの粉砕物のかさ密度の平均、前記プラスチックＢの粉砕物のかさ密度の平均および前記プラスチックＣの粉砕物のかさ密度の平均を表し、
<H1>、<H2>および<H3>はそれぞれ前記プラスチックＡの単位重量当たりの水素含有量の平均、前記プラスチックＢの単位重量当たりの水素含有量の平均および前記プラスチックＣの単位重量当たりの水素含有量の平均を表す。）
を解くことにより求められる請求項６に係る廃プラスチック油化装置。
【請求項８】
前記プラスチックＡ、プラスチックＢおよびプラスチックＣがそれぞれポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンであり、
前記連立方程式が下記の連立方程式：
DPE[PE]+DPP[PP]+DPS[PS]=D
HPE[PE]+HPP[PP]+HPS[PS]=H/D
[PE]+[PP]+[PS]=1
（式中、DおよびHは前記のとおりであり、
[PE]、[PP]および[PS]はそれぞれ前記廃プラスチック中のポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンの含有比率（重量比）を表し、
DPE、DPPおよびDPSはそれぞれポリエチレンの粉砕物のかさ密度、ポリプロピレンの粉砕物のかさ密度およびポリスチレンの粉砕物のかさ密度を表し、
HPE、HPPおよびHPSはそれぞれポリエチレンの単位重量当たりの水素含有量、ポリプロピレンの単位重量当たりの水素含有量およびポリスチレンの単位重量当たりの水素含有量を表す。）
で表わされる
請求項７に係る廃プラスチック油化装置。
【請求項９】
前記プラスチックＡ、プラスチックＢおよびプラスチックＣがそれぞれポリエチレンおよびポリプロピレン、ポリスチレンならびに塩化ビニル系樹脂であり、
前記連立方程式が下記の連立方程式：
<DPE+PP>[PE+PP]+DPS[PS]+DVCR[VCR]=D
<HPE+PP>[PE+PP]+HPS[PS]+HVCR[VCR]=H/D
[PE+PP]+[PS]+[VCR]=1
（式中、DおよびHは前記のとおりであり、
[PE+PP]、[PS]および[VCR]はそれぞれ前記廃プラスチック中のポリエチレンとポリプロピレンとの合計、ポリスチレンおよび塩化ビニル系樹脂の含有比率（重量比）を表し、
<DPE+PP>はポリエチレンの粉砕物のかさ密度とポリプロピレンの粉砕物のかさ密度との平均を表し、
DPSおよびDVCRはそれぞれポリスチレンの粉砕物のかさ密度および塩化ビニル系樹脂の粉砕物のかさ密度を表し、
<HPE+PP>はポリエチレンの単位重量当たりの水素含有量とポリプロピレンの単位重量当たりの水素含有量との平均を表し、
HPSおよびHVCRはそれぞれポリスチレンの単位重量当たりの水素含有量および塩化ビニル系樹脂の単位重量当たりの水素含有量を表す。）
で表わされる
請求項７に係る廃プラスチック油化装置。
【請求項１０】
さらに、前記で求めた塩化ビニル系樹脂の含有比率が５重量％を超えるか否かを判別して塩化ビニル系樹脂の含有比率が５重量％以下である廃プラスチックをプラスチック油化に供する廃プラスチックとして選別する選別手段を備えた請求項６〜９のいずれか１項に係る廃プラスチック油化装置。
【請求項１１】
さらに、廃プラスチックの熱分解により生成したガスが導かれ、冷却、液化するための冷却コンデンサーと該コンデンサーで得られた生成油のための貯留槽とを有する請求項６〜１０のいずれか１項に係る廃プラスチック油化装置。
【請求項１２】
さらに、廃プラスチックの熱分解により生成したガス中の重質油分を接触改質して軽質化する改質塔を備えた請求項６〜１１のいずれか１項に係る廃プラスチック油化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃プラスチック（即ち、プラスチック廃棄物）を再利用のために熱分解して生成油を回収するプラスチック油化方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃プラスチックをエネルギー資源として有効利用すると共に廃プラスチックによる環境汚染を防止するために、廃プラスチックを熱分解して燃料油を得るようにした廃プラスチック油化装置が開発されている。
【０００３】
このような廃プラスチック油化装置において、原料となる廃プラスチックは通常いろいろな種類のプラスチックの混合物であることが多い。わが国におけるプラスチックの生産量は年間約１４００万トンであり、これらから容器・包装、電気機械部品、家庭用品、建築材料に使用された後で、廃プラスチックとして事業系産業廃棄物および一般廃棄物として年間９７６万トンが排出されている。このうち半数の４５２万トンが再生処理、熱利用などで利用されている。残り５２４万トンは未利用のまま焼却されたり埋め立てられたりしてさまざまな環境破壊を起こすもととなっている。こうした廃プラスチックは通常分別されることなく混合廃プラスチックとして排出されることが多い。こうした混合廃プラスチックのうち、いわゆる３Pと称するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンは見かけだけで分別することは困難である。混合廃プラスチックを熱分解して燃料油を得ることはエネルギー問題、環境問題を解決する有力な手段となりうる。通常プラスチック材料の主要材料は、ポリエチレン３０％、ポリプロピレン２０％、ポリスチレン１７％からなる合計６７％の成分であり、これらのプラスチックをいわゆる３Pと称している。
【０００４】
また各種プラスチック及びそれらの混合物の最適な油化条件は、含まれるプラスチックの種類により大きく異なる。したがって油化装置の運転に先立って運転条件を変えて試験を行い、最適な条件を見付ける必要がある。この方法では廃プラスチック原料の組成が変わると毎回試験を行わなければならず、操作が非常に煩雑となる。また、廃プラスチックの成分に変動があればこれに迅速に対応することは困難である。例えばポリエチレン１００％の場合では熱分解温度は４４７℃が最適であるが、ポリスチレン１００％では３５５℃が最適熱分解温度であり、両者では９２℃の大きい違いがある。通常混合プラスチック中の各プラスチックの構成成分を分析するには、化学的に元素分析を行うと同時に赤外吸収法により化学結合状態を分析し、成分を推定する方法があるが、これらを行うには多大の分析費用と３−１０日の時間とを要し、さらには推定した組成での熱分解温度を実験によって推定し確認してから、熱分解油化の本運転を行わなければならない。これでは操作が非常に煩雑であり混合プラスチックの組成が刻々と変化したときには対応できないし、工業的に経済性を大いに損なうことがある。
【０００５】
また、熱分解ガスを冷却することで得られる燃料油は、軽質油、中質油および重質油からなる混合物である。多くの場合、軽質油及び中質油が燃料として有用であり、重質成分は燃料として好ましくない場合が多い。
【０００６】
こうした混合プラスチックに塩化ビニル系樹脂（例えば、ポリ塩化ビニル）を大量に含む場合、他のプラスチックの熱分解に先立ち塩化ビニル系樹脂が分解して塩化水素ガスが発生してこれが装置材料を化学的に腐食させるという大きな問題が生じる。塩化ビニル系樹脂を予め分離選別することは簡単ではないことが指摘されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、原料である廃プラスチック中の各プラスチックの含有比率を分析して、油化装置の運転条件を自動的に計算することによって油化装置の運転に先立って反応条件を決める試験を不要とし、連続運転が可能である廃プラスチックの油化方法及び油化装置を提供することにある。
【０００８】
廃プラスチックに不純物元素を無視できないほど多く含むことがあり、特に一般廃棄物プラスチックに塩素及び窒素が多く含まれることがある。このうち塩素は主として塩化ビニル系樹脂中に存在し、窒素は主としてＡＢＳ樹脂中に存在する。廃プラスチック中の塩素のほとんどは廃プラスチックの熱分解により「塩化水素」となり、ガスとして発生する。環境を保全するためには、発生する塩化水素を除去処理し、大気放出を防ぐ必要がある。また、窒素の一部は毒性のある「シアン化水素」となり、これもガスとして発生するので、環境保全のために除去処理して大気への放出を防ぐことが必要である。この除去処理には、従来は熱分解生成ガスとともに焼却し、次いで水による多段吸収或いはアルカリ性物質（水溶液あるいは固定化材）による固定化が行われている。前記焼却処理によりシアン化水素は熱分解されて無害な窒素及び水に変換される。また、前記多段吸収処理或いは固定化処理により塩化水素は塩酸として回収され或いは固定化されて除去される。
【０００９】
また、廃プラスチックが臭素系防燃剤を含む場合、多くの臭素が混入している。臭素は塩素と同じハロゲンであるためその挙動は類似し、廃プラスチックの熱分解により「臭化水素」ガスとなる。近年、臭素や臭化水素の有害性が指摘されはじめており、このうち臭素は塩素と同様に処理でき、臭化水素は塩化水素と同様に処理できる。塩化水素及び臭化水素を以下「ハロゲン化水素」という。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記の課題を解決する手段として、第一に、
３群のプラスチック、即ち、プラスチックＡ、プラスチックＢおよびプラスチックＣを含む廃プラスチックを原料として熱分解し油化する方法にして、
該廃プラスチックの粉砕物にγ線を照射して、該粉砕物を透過する又は該粉砕物から散乱されるγ線の計数率を測定し、また、該粉砕物に中性子線を照射して、該粉砕物を透過する又は該粉砕物から散乱される中性子線の計数率を測定し、
予め作成したγ線の計数率とかさ密度との関係を示す検量線を用いて、前記で測定したγ線の計数率から前記粉砕物のかさ密度を決定し、また、予め作成した中性子線の計数率と単位かさ体積当たりの水素含有量との関係を示す検量線を用いて、前記で測定した中性子線の計数率から前記粉砕物の単位かさ体積当たりの水素含有量を決定し、
こうして決定したかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量に基づき、前記廃プラスチック中の前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率を求め、
予め作成した前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率と最適な熱分解条件との関係を示す検量線を用いて、前記で求めた含有比率から前記粉砕物の最適な熱分解条件を決定し、
前記廃プラスチックを、こうして決定した最適な熱分解条件で、熱分解を利用するプラスチック油化に供する
ことを含む廃プラスチック油化方法を提供する。これにより、廃プラスチックの組成に応じた適切な熱分解を行うことができる。
【００１１】
上記方法において、前記で求めた塩化ビニル系樹脂の含有比率が５重量％以下である廃プラスチックをプラスチック油化に供する廃プラスチックとして選別することが好ましい。これにより、塩化ビニル系樹脂の熱分解による塩化水素ガスにより装置材料が腐食されることを防止することができる。
【００１２】
さらに、本発明は、第二に、
３群のプラスチック、即ち、プラスチックＡ、プラスチックＢおよびプラスチックＣを含む廃プラスチックを加熱して熱分解させる熱分解槽と、
該廃プラスチックの粉砕物にγ線を照射して、該粉砕物を透過する又は該粉砕物から散乱されるγ線の計数率を測定し、予め作成したγ線の計数率とかさ密度との関係を示す検量線を用いて、前記で測定したγ線の計数率から前記粉砕物のかさ密度を決定する測定器、および該粉砕物に中性子線を照射して、該粉砕物を透過する又は該粉砕物から散乱される中性子線の計数率を測定し、予め作成した中性子線の計数率と単位かさ体積当たりの水素含有量との関係を示す検量線を用いて、前記で測定した中性子線の計数率から前記粉砕物の単位かさ体積当たりの水素含有量を決定する測定器を備え、前記２種の測定器により決定されたかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量に基づき、前記廃プラスチック中の前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率を求める組成分析器と、
予め作成した前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率と最適な熱分解条件との関係を示す検量線を用いて、前記組成分析器により求められた含有比率から前記粉砕物の最適な熱分解条件を決定するための解析手段と、
該解析手段により決定された最適な熱分解条件となるように熱分解槽における熱分解条件を制御する熱分解槽制御手段と、
廃プラスチックを前記熱分解槽に送入する手段と、
を備える廃プラスチック油化装置を提供する。これにより、廃プラスチックの組成に応じた適切な熱分解を行うことができる。
【００１３】
本装置は、さらに、前記で求めた塩化ビニル系樹脂の含有比率が５重量％を超えるか否かを判別して塩化ビニル系樹脂の含有比率が５重量％以下である廃プラスチックをプラスチック油化に供する廃プラスチックとして選別する選別手段を備えることが好ましい。これにより、塩化ビニル系樹脂の熱分解による塩化水素ガスにより装置材料が腐食されることを防止することができる。
【００１４】
本装置は、さらに、廃プラスチックの熱分解により生成したガスが導かれ、冷却、液化するための冷却コンデンサーと該コンデンサーで得られた生成油のための貯留槽とを有することが好ましい。
【００１５】
本装置は、さらに、廃プラスチックの熱分解により生成したガス中の重質油分を接触改質して軽質化する改質塔を備えることが好ましい。これにより有用性の高い軽質油、中質油の割合を高めることができる。
【００１６】
上記課題を解決するために本発明では、廃プラスチック粉砕物のかさ密度と単位かさ体積当たりの水素含有量とを測定し、計算により廃プラスチック中の各プラスチックの含有比率を算出し、さらにこの含有比率から油化装置の運転条件を決定して、その設定条件を油化装置の制御回路にインプットすることにより、油化装置の運転を中断することなく連続的にスムーズに遂行できる。また、廃プラスチックが油化装置に好ましくない成分を含む場合には、該廃プラスチックを選別して系外に排除することで油化装置への障害を防止することができる。
【００１７】
さらに、油化反応槽内で熱分解により発生した分解ガスを、直ちに必要に応じて接触改質して重質油分を軽質化して、これを冷却凝縮させる。この冷却過程で軽質油分と中質油分の生成油を得ることが出来る。プラスチック分解残渣中にはプラスチックに加えられた添加物などが残渣中に残り反応容器中に蓄積する。これら残渣はある一定時間ごとに原料供給を中止して油化槽余熱を利用して完全に炭化して常温まで冷却後、反応装置下部から抜き取る。
【００１８】
本発明では廃プラスチックを加熱により乾留分解させる熱分解炉で発生した熱分解生成物を熱分解油タンクへ導いて該熱分解生成物から分解油を回収し、残余の熱分解生成物を焼却する方法に於いて、油化されなかった熱分解生成ガスの焼却前にハロゲン固定化材に通過させてガス中のハロゲン化水素を固定化除去することにより、上記の目的を達成するようにした。廃プラスチックが収容される熱分解槽と、該熱分解槽内で該廃プラスチックが熱分解されて発生する熱分解生成ガスを冷却して油化する冷却コンデンサーを備え、該冷却コンデンサーで油化されなかった熱分解生成ガスを焼却する焼却手段を備えた油化処理装置に於いて、該焼却手段への該熱分解生成ガスの導入経路に該熱分解生成ガス中のハロゲン化水素を固定するハロゲン固定化材を充填した脱ハロゲン塔を設けた構成の装置を使用することにより、本発明の方法を適切に実施できる。該ハロゲン固定化剤には、苛性ソーダ溶液が使用できる。油化されて回収される生成油を生成油タンクへと導く経路に該熱分解生成ガスの吹き抜け防止手段を設けておくことが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図面に基づき本発明の実施の形態を連続式の廃プラスチックの油化処理装置につき説明する。図１は本発明の廃プラスチック処理フローを示す。廃プラスチック（ａ）を加熱して熱分解させる熱分解槽（ｅ）を備える廃プラスチックの油化還元装置において、γ線計数率および中性子線計数率の測定により廃プラスチック粉砕物のかさ密度と単位かさ体積当たりの水素含有量とを測定し、得られた測定値と、該廃プラスチック粉砕物を構成する各プラスチック粉砕物のかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量の値とを用いて、廃プラスチック中の各プラスチックの含有比率を測定する組成分析器（ｂ）により廃プラスチック中の各プラスチックの含有比率を測定し、測定された含有比率に基づいて熱分解槽中の適切な反応条件を反応条件解析器（ｃ）において求め、その結果を直ちに熱分解槽制御装置（ｆ）に入力するようにし反応条件がコントロールされる。該廃プラスチックはプラスチック予熱フィーダー（ｄ）を経て熱分解槽（ｅ）に導入され、前記反応条件で熱分解される。熱分解槽から生成した熱分解ガスは冷却コンデンサー（ｇ）で冷却され生成油（ｈ）と排ガス（ｉ）となる。
【００２０】
図２において、１は混合廃プラスチック、２はプラスチック組成分析器、３は廃プラスチックを予熱し熱分解槽に送り出すスクリューフィーダーであり、加熱されるプラスチックを収容した熱分解槽４は該熱分解槽を加熱するヒーター５を備えている。加熱ヒーター５は、廃プラスチック中の各プラスチックの含有比率の分析結果と予めプログラムされた情報とに基づいて計算される廃プラスチック熱分解の運転条件にしたがって自動的に制御される。加熱手段ないし方式は特に限定されず、例えば電気抵抗加熱、誘導加熱等を用いることができる。廃プラスチック１が熱分解槽４で加熱されて発生する熱分解生成ガスは、熱分解生成ガス中の重質油分をさらに触媒改質するための接触反応塔６を経由して冷却水が循環した冷却コンデンサー７へ導かれ、冷却により凝縮油化された生成油は生成油タンク８で回収される。油化されなかった熱分解生成ガスは炭素数５以下の炭化水素ガス、炭酸ガスであり、水封槽を兼ねた槽９ａを通過する。炭化水素ガス、炭酸ガスは排ガス燃焼装置１０により完全に無害化されて大気中に放出される。
【００２１】
廃プラスチックが塩化ビニル系樹脂を含む場合や熱分解生成ガスにシアン化水素が含まれる場合は、特に、図３に示す廃プラスチック処理フローおよび図４に示す装置を用いることが好ましい。図３において、組成分析器（ｂ）による測定の結果、廃プラスチック（ａ）中の塩化ビニル系樹脂含有比率が５重量％を超える場合は、該廃プラスチックは選別機（ｊ）で系外に排除される。塩化ビニル系樹脂含有比率が５重量％以下の場合は該廃プラスチックを熱分解槽（ｅ）に導入する。
【００２２】
図４において、１１はプラスチック選別機である。冷却コンデンサー７を経ても油化されなかった熱分解生成ガスは炭素数５以下の炭化水素ガス、炭酸ガス及びハロゲン化水素ガスであり、ハロゲン固定化材を収容した脱ハロゲン塔と水封槽を兼ねた槽９ｂを通過する。該ハロゲン固定化材は消石灰、生石灰、或いは苛性ソーダ水溶液を含み、これを油化されなかった熱分解生成ガス成分が通過したとき、ガス中のハロゲン化水素が吸着固定される。さらに吸収されなかった炭化水素ガス、炭酸ガス及びシアン化水素は排ガス燃焼装置１０により完全に無害化されて大気中に放出される。
【００２３】
該ハロゲン固定化材は、燃焼装置１０で焼却する前に熱分解生成ガスと接触するように配置され、これによりハロゲン化水素を固定するので、燃焼装置１０で焼却されるガス量が少なくなり、可及的に該固定化材の量や脱ハロゲン塔９ｂの大きさを小さくすることができる。したがって、定期的な固定化材の交換の費用が安価になる。該固定化材はシアン化水素を燃焼炉１０へと通過させ、シアン化水素は燃焼により無害化されるので、従来のように焼却処分によって大幅に増大したガスを水に多段吸収させたりアルカリ性物質に固定させたりする必要がなく、回収液からのシアン化水素の除去作業が不要になって運転経費が安価になる。
【００２４】
［廃プラスチック］
本発明では、廃プラスチックとして、３群のプラスチック、即ち、プラスチックＡ、プラスチックＢおよびプラスチックＣを含む廃プラスチックが用いられる。これら各群を構成するプラスチックの種類は１種でも２種以上でもよいが複数である場合、含有比率はその群として合計の含有比率として測定される。測定精度上は一つの群に一種のプラスチックが帰属することが望ましい。二種以上のプラスチックを同一群に帰属させる場合には、それらのプラスチックのかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量の少なくとも一方が近接していることが好ましく、両方が近接していることがより好ましい。
【００２５】
本発明で用いる廃プラスチックを構成するプラスチックの種類は特に制限されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル系樹脂（例えば、ポリ塩化ビニル。以下、同じ）、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート等が挙げられるが、典型的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル系樹脂であり、より典型的にはポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンである。よって、プラスチックＡ、プラスチックＢおよびプラスチックＣとしては、それぞれ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレン；ポリエチレンとポリプロピレン（両者でプラスチックＡ）、ポリスチレンならびに塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。
【００２６】
廃プラスチックには、通常、プラスチックＡ〜Ｃとして想定される以外の他のプラスチックが混入しうる。プラスチックＡ〜Ｃを含み、更にこのような他のプラスチックが混入している廃プラスチックの最適な熱分解条件（例えば、最適な熱分解温度）は、通常、プラスチックＡ〜Ｃのみからなる廃プラスチックについて決定した最適な熱分解条件からずれる。このずれが許容範囲内であるためには、廃プラスチック中のプラスチックＡ〜Ｃの合計の含有比率が９０〜１００重量％であることが好ましく、９５〜１００重量％であることがより好ましく、９８〜１００重量％であることが更により好ましい。
【００２７】
［かさ密度の決定］
【００２８】
プラスチックのかさ密度は、γ線を被測定物に照射してその減衰率を測定して得られる。詳しくは以下のとおりである。プラスチック材料は、ほぼ炭素と水素とから構成され、そのほかには窒素、塩素、酸素等が含まれる。γ線は、これら原子番号の小さい軽元素からなる物質に照射されると、コンプトン効果により、軌道電子により弾性散乱され、そのエネルギーは減衰する。ここでコンプトン効果の起こる割合は、軌道電子数に比例するが、電気的に中性な元素では電子数と陽子数（原子番号）は同数であるから、原子番号に比例するともいえる。さらに物質の質量はミクロ的には原子核の質量といえ、上記の軽元素では原子核の質量と原子番号はほぼ比例することから、原子番号と物質の質量もほぼ比例するといえる。このように、プラスチックのような比較的軽い元素から成る物質の場合では、コンプトン効果の起こる割合は原子番号に比例し、原子番号と質量はほぼ比例するので、γ線の減衰率を測定することでプラスチックの密度（当該測定容積当たりの質量）を求めることができる。この場合、求まるのは、あくまでも物質の容積当たりの質量であるので、真の密度ではなく、かさ密度が求められる。
【００２９】
本発明においては、廃プラスチックの粉砕物のかさ密度は、該粉砕物にγ線を照射して、該粉砕物を透過する又は該粉砕物から散乱されるγ線の計数率を測定し、予め作成したγ線の計数率とかさ密度との関係を示す検量線を用いて、前記で測定したγ線の計数率から決定することができる。
【００３０】
γ線の照射およびγ線の計数率の測定は公知の方法で行うことができる。γ線としては、例えば、60Co（コバルト60）などを線源とするものが挙げられる。
【００３１】
γ線の計数率とかさ密度との関係を示す検量線は以下のとおりにして作成することができる。まず、試料として単独のプラスチックまたはプラスチックの混合物の粉砕物を容積および重量が既知の容器（例えば、ビーカー）に入れ、タッピングを行わずに表面を摺り切り、試料と容器との合計の重量を測定する。この合計重量から容器の重量を引いて試料の重量を求め、この重量を容器の容積で割ることにより、試料のかさ密度を求める。次に、同じ試料にγ線を照射して、該試料を透過する又は該試料から散乱されるγ線の計数率を測定する。以上のとおりにして、複数の試料についてγ線の計数率およびかさ密度を測定し、測定結果をプロットすることで、γ線の計数率とかさ密度との関係を示す検量線を作成することができる。
【００３２】
検量線を作成するための試料としては、例えば、含有比率を測定する対象である廃プラスチックに含まれると考えられる複数のプラスチックからなり、各プラスチックの含有比率が互いに異なる複数の混合物が挙げられる。具体的には、廃プラスチックがポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンおよび塩化ビニル系樹脂を含むと考えられる場合は、これらのプラスチックからなり、各プラスチックの含有比率が互いに異なる複数の混合物を調製し、検量線を作成するための試料として用いることができる。また、廃プラスチックがポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンを含むと考えられる場合は、これらのプラスチックからなり、各プラスチックの含有比率が互いに異なる複数の混合物を調製し、検量線を作成するための試料として用いることができるが、検量線の精度を高めるために、これらの試料のほかに、例えば、塩化ビニル系樹脂のみからなる試料を用いてもよい。
【００３３】
［かさ体積当たりの水素含有量の決定］
プラスチック中の水素含有量は、中性子線を被測定物に照射してその減衰率を測定して得られる。γ線が物質中の電子と相互作用するのに対し、中性子線は物質中の原子核と相互作用する。中性子線とは中性子そのものであり、中性子は自身より重い原子核と衝突すると大きく方向を変えられるだけでその速度はほとんど失わない。しかし、自身と同程度の質量の原子核、つまり水素の原子核（水素の原子核は陽子１個のみで、中性子とほぼ同質量である）と衝突するとその速度を大きく失い、このような衝突を繰り返すと最終的には熱中性子になる。こうしてプラスチック中の水素原子の量を中性子線の減衰の程度を測定することで知ることができる。なお、上記のγ線によるかさ密度の測定と同様に、このようにして測定されるのは、測定容積当たりの水素含有量、即ち、かさ体積当たりの水素含有量である。
【００３４】
本発明においては、廃プラスチックの粉砕物の単位かさ体積当たりの水素含有量は、該粉砕物に中性子線を照射して、該粉砕物を透過する又は該粉砕物から散乱される中性子線の計数率を測定し、予め作成した中性子線の計数率と単位かさ体積当たりの水素含有量との関係を示す検量線を用いて、前記で測定した中性子線の計数率から決定することができる。
【００３５】
中性子線の照射および中性子線の計数率の測定は公知の方法で行うことができる。中性子線としては、例えば、252Cf（カリフォルニウム252）などを線源とするものが挙げられる。
【００３６】
中性子線の計数率と単位かさ体積当たりの水素含有量との関係を示す検量線は以下のとおりにして作成することができる。試料として単独のプラスチックまたは重量比の分かっているプラスチック混合物の粉砕物を用意する。前記単独のプラスチックの単位重量当たりの水素含有量、または、前記混合物を構成する各プラスチックの単位重量当たりの水素含有量は、例えば、元素分析法により、具体的には、酸素気流中で完全燃焼させ、水素を水として定量することにより、測定しておく。まず、上記試料に中性子線を照射して、該試料を透過する又は該試料から散乱される中性子線の計数率を測定する。次に、同じ試料のかさ密度を、上述したγ線の計数率とかさ密度との関係を示す検量線の作成方法の中で説明したのと同様の方法で測定する。更に、同じ試料の単位重量当たりの水素含有量として、該試料が単独のプラスチックである場合は、上記で測定した単位重量当たりの水素含有量をそのまま用い、該試料がプラスチックの混合物である場合は、該混合物を構成する各プラスチックの単位重量当たりの水素含有量を重量比に応じて平均した値を用いる。上記試料の単位かさ体積当たりの水素含有量は、単位重量当たりの水素含有量に上記で測定したかさ密度をかけることにより求められる。以上のとおりにして、複数の試料について中性子線の計数率および単位かさ体積当たりの水素含有量を測定し、測定結果をプロットすることで、中性子線の計数率と単位かさ体積当たりの水素含有量との関係を示す検量線を作成することができる。この検量線を作成するための試料としては、例えば、γ線の計数率とかさ密度との関係を示す検量線を作成するときに用いたのと同様の試料が挙げられる。
【００３７】
［プラスチックの含有比率の計算］
前記廃プラスチック中の前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率は、前記で決定したかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量に基づいて求めることができ、例えば、下記の連立方程式：
<D1>[P1]+<D2>[P2]+<D3>[P3]=D
<H1>[P1]+<H2>[P2]+<H3>[P3]=H/D
[P1]+[P2]+[P3]=1
（式中、DおよびHはそれぞれ前記で決定したかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量を表し、
[P1]、[P2]および[P3]はそれぞれ前記廃プラスチック中の前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率（重量比）を表し、
<D1>、<D2>および<D3>はそれぞれ前記プラスチックＡの粉砕物のかさ密度の平均、前記プラスチックＢの粉砕物のかさ密度の平均および前記プラスチックＣの粉砕物のかさ密度の平均を表し、
<H1>、<H2>および<H3>はそれぞれ前記プラスチックＡの単位重量当たりの水素含有量の平均、前記プラスチックＢの単位重量当たりの水素含有量の平均および前記プラスチックＣの単位重量当たりの水素含有量の平均を表す。）
を解くことにより求めることができる。
【００３８】
上記連立方程式の第一式は、前記廃プラスチックのかさ密度Dが、前記かさ密度の平均<D1>〜<D3>を前記含有比率（重量比）[P1]〜[P3]に応じて平均したものに等しいとの近似に基づく。本発明の実施例に示すとおり、小さな誤差でプラスチックの含有比率が測定できることから、複数の種類のプラスチックの同程度のサイズの粉砕物からなる混合物に関しては、上記近似は妥当であるといえる。
【００３９】
上記<D1>は、前記プラスチックＡの粉砕物のかさ密度を、上述したγ線の計数率とかさ密度との関係を示す検量線の作成方法の中で説明したのと同様の方法で測定し、プラスチックＡがn種（nは２以上の整数）のプラスチックからなる場合には、測定されたn個のかさ密度の値をすべて足し合わせ、nで割ることにより計算される。上記<D2>および<D3>についても同様である。
【００４０】
上記連立方程式の第二式は、前記廃プラスチックの単位かさ体積当たりの水素含有量Hを該廃プラスチックのかさ密度Dで割った量H/D、即ち、該廃プラスチックの単位重量当たりの水素含有量が、前記単位重量当たりの水素含有量の平均<H1>〜<H3>を前記含有比率（重量比）[P1]〜[P3]に応じて平均したものに等しいとの近似に基づく。本発明の実施例に示すとおり、小さな誤差でプラスチックの含有比率が測定できることから、複数の種類のプラスチックの同程度のサイズの粉砕物からなる混合物に関しては、上記近似は妥当であるといえる。特に、前記プラスチックＡ、前記プラスチックＢおよび前記プラスチックＣおのおのが１種のプラスチックのみからなるときは、上記第二式は厳密に成り立つ。
【００４１】
上記<H1>は、前記プラスチックＡの単位重量当たりの水素含有量を、例えば、元素分析法により測定し、プラスチックＡがn種（nは２以上の整数）のプラスチックからなる場合には、測定されたn個の単位重量当たりの水素含有量の値をすべて足し合わせ、nで割ることにより計算される。上記<H2>および<H3>についても同様である。
【００４２】
上記連立方程式の第三式は、前記廃プラスチック中の全プラスチックの含有比率を合計すれば１になるという前提に基づく。
【００４３】
＜廃プラスチックがポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンからなる場合＞
この場合、前記プラスチックＡをポリエチレン、前記プラスチックＢをポリプロピレン、前記プラスチックＣをポリスチレンと置き換えることにより、前記連立方程式は、
DPE[PE]+DPP[PP]+DPS[PS]=D
HPE[PE]+HPP[PP]+HPS[PS]=H/D
[PE]+[PP]+[PS]=1
（式中、DおよびHは前記のとおりであり、
[PE]、[PP]および[PS]はそれぞれ前記廃プラスチック中のポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンの含有比率（重量比）を表し、
DPE、DPPおよびDPSはそれぞれポリエチレンの粉砕物のかさ密度、ポリプロピレンの粉砕物のかさ密度およびポリスチレンの粉砕物のかさ密度を表し、
HPE、HPPおよびHPSはそれぞれポリエチレンの単位重量当たりの水素含有量、ポリプロピレンの単位重量当たりの水素含有量およびポリスチレンの単位重量当たりの水素含有量を表す。）
で表わされる。
【００４４】
＜廃プラスチックがポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンおよび塩化ビニル系樹脂からなる場合＞
この場合、前記プラスチックＡをポリエチレンおよびポリプロピレンの組みあわせ、前記プラスチックＢをポリスチレン、前記プラスチックＣを塩化ビニル系樹脂と置き換えることにより、前記連立方程式は、
<DPE+PP>[PE+PP]+DPS[PS]+DVCR[VCR]=D
<HPE+PP>[PE+PP]+HPS[PS]+HVCR[VCR]=H/D
[PE+PP]+[PS]+[VCR]=1
（式中、DおよびHは前記のとおりであり、
[PE+PP]、[PS]および[VCR]はそれぞれ前記廃プラスチック中のポリエチレンとポリプロピレンとの合計、ポリスチレンおよび塩化ビニル系樹脂の含有比率（重量比）を表し、
<DPE+PP>はポリエチレンの粉砕物のかさ密度とポリプロピレンの粉砕物のかさ密度との平均を表し、
DPSおよびDVCRはそれぞれポリスチレンの粉砕物のかさ密度および塩化ビニル系樹脂の粉砕物のかさ密度を表し、
<HPE+PP>はポリエチレンの単位重量当たりの水素含有量とポリプロピレンの単位重量当たりの水素含有量との平均を表し、
HPSおよびHVCRはそれぞれポリスチレンの単位重量当たりの水素含有量および塩化ビニル系樹脂の単位重量当たりの水素含有量を表す。）
で表わされる。ポリエチレンとポリプロピレンとを組み合わせるのは、実施例で示すとおり、単位重量当たりの水素含有量が互いに等しいので、
<HPE+PP>=(HPE+HPP)/2=HPE=HPP
（式中、HPEおよびHPPは前記のとおりである。）
が成り立ち、上記第二式が厳密に成り立つため、より正確に各プラスチックの含有比率を測定することができるからである。
【００４５】
［最適な熱分解条件の決定］
本発明においては、廃プラスチックの粉砕物の最適な熱分解条件は、予め作成した前記プラスチックＡの合計、前記プラスチックＢの合計および前記プラスチックＣの合計の含有比率と最適な熱分解条件との関係を示す検量線を用いて、前記で求めた含有比率から決定することができる。熱分解条件としては、例えば、温度、圧力等が挙げられるが、通常は温度を変化させることにより熱分解の速度をコントロールする。
【００４６】
各プラスチックの含有比率と最適な熱分解条件との関係を示す検量線は、例えば、以下のとおりにして作成することができる。まず、[P2]/[P3]の比（[P2]および[P3]は前記のとおりである。）を、例えば、100/0, 90/10, 80/20, ... , 20/80, 10/90, 0/100のとおり１１個設定し、これらおのおのについて[P1]（[P1]は前記のとおりである。）を0から1まで0.1刻みで設定し、これら[P1]〜[P3]の組を満たすプラスチック混合物の粉砕物を試料として調製し、各試料について最適な熱分解条件を測定する。最適な熱分解条件は、複数の熱分解条件の下で熱分解速度を測定することにより、最大の熱分解速度を与える熱分解条件として決定することができる。熱分解速度は、例えば、単位時間当たりの生成ガスや生成油の量として測定することができる。熱分解速度を測定するための装置としては、例えば、熱分解槽制御装置（ｆ）を用いないで運転させる本発明の油化装置を用いることができる。検量線は、例えば、[P2]/[P3]を固定し、得られた最適な熱分解条件を[P1]に対してプロットすることにより、各[P2]/[P3]について作成することができる。また、[P1]を固定し、得られた最適な熱分解条件を[P2]/[P3]に対してプロットすることにより、各[P1]について検量線を作成してもよい。更に、上記測定結果に基づき、例えば、最小二乗法により、最適な熱分解条件と[P1]、[P2]および[P3]との間で成り立つ数式を求めてもよい。あるいは、廃プラスチックの粉砕物について実測された[P1]〜[P3]の組に近似した[P1]〜[P3]の組の最適な熱分解条件を検量線から読み取り、該実測された[P1]〜[P3]の組の最適な熱分解条件として代用してもよい。なお、[P1]および[P2]/[P3]の刻み幅は適宜増減させてもよい。また、[P1]〜[P3]の組の設定の仕方は上記のものに限定されず、適宜選択すればよい。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。例中、PE、PP、PSおよびPVCはそれぞれポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンおよびポリ塩化ビニルの略である。
【００４８】
［実施例１］
プラスチックとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンおよびポリ塩化ビニルを５ｍｍ以下に粉砕したものを用意した。各プラスチックの粉砕物について、かさ密度及びプラスチックの単位重量当たりの水素含有量を測定した。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2008163307.tif 000003
＊１  かさ密度は、６Lのビーカーに試料を入れ、タッピングを行わず表面を摺切り、試料の重量を測定し、その重量をビーカーの容積（６L）で割ることにより求めた。
＊２、元素分析法により、具体的には、試料を酸素気流中で完全燃焼させて、水素を水として定量した。
【００５０】
［実施例２］
＜ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンからなるプラスチック混合物の場合＞
ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンの粉砕物として、実施例１と同様のものを用いた。検量線を作成する試料として、PEの含有比率を０重量％から１００重量％まで１０％刻みで増加させた１１個の試料を用意し、各試料の残部として等重量のPPとPSを精密に秤量し、各プラスチックを互いに混合した。さらに、PVC１００％からなる試料も用いた。
【００５１】
株式会社チュートク社製RI水分密度計ETL-10EX測定器にて、上記試料にγ線を照射し、試料を透過するγ線の計数率を測定し、また、同じ試料に中性子線を照射し、試料を透過する中性子線の計数率を測定した。測定値についてバックグランド値を補正した。さらに、バックグランド値を補正した測定値を、予め測定器の説明書にしたがって標準体について測定した基準放射線計数率（バックグランド値を補正済み）で割ることによりγ線計数比または中性子線計数比を求めた。本実施例では検量線を作成するに当たり、γ線計数率および中性子線計数率の代わりに、それぞれγ線計数比および中性子線計数比を用いた。γ線計数比および中性子線計数比は、それぞれγ線計数率および中性子線計数率と比例するため、検量線を作成するのに用いても、γ線計数率および中性子線計数率を用いた場合と同一の結果を得ることができる。
【００５２】
上記試料のかさ密度は表１の＊１に記載の方法で測定した。また、各試料の単位重量当たりの水素含有量は、表１の値を各試料のプラスチックの重量比に応じて平均することにより求めた。求めた単位重量当たりの水素含有量にかさ密度をかけることで、各試料の単位かさ体積当たりの水素含有量を求めた。
【００５３】
γ線計数比に対してかさ密度をプロットして、γ線計数比とかさ密度との関係を示す検量線を作成した（図５）。また、中性子線計数比に対して単位かさ体積当たりの水素含有量をプロットして、中性子線計数比と単位かさ体積当たりの水素含有量との関係を示す検量線を作成した（図６）。
【００５４】
試験試料としてPE50重量%、PP25重量%およびPS25重量%からなる混合プラスチック５００Lを用意し、上記測定器で測定したところ、γ線計数比は１．３４１、中性子線計数比は０．５３０であった。図５および図６の検量線から、かさ密度は０．４４g/ml、単位かさ体積当たりの水素含有量は０．０５６９２g/mlと決定された。この結果に基づいて、連立方程式を立て、各プラスチックの含有比率を求めると、ポリエチレン５０重量％、ポリプロピレン２６重量％、ポリスチレン２４重量％と算出された。真の含有比率と比較すると、ポリプロピレンでは＋１％、ポリスチレンでは−１％の誤差があるが、その値は小さいものである。
【００５５】
各プラスチックの含有比率と最適な熱分解条件との関係を示す検量線を作成するため、検量線を作成する試料として、PEの含有比率を０重量％から１００重量％まで増加させた複数の試料を用意し、各試料の残部として等重量のPPとPSを精密に秤量し、各プラスチックを互いに混合した。各試料を、熱分解槽制御装置（ｆ）を用いないで本発明の油化装置に導入し、複数の温度で油化を行い、単位時間当たりの生成油の量を測定することで熱分解速度を測定した。最大の熱分解速度を与える熱分解温度を最適な熱分解温度とした。PEの含有比率に対して最適な熱分解温度をプロットして検量線を作成した（図７）。
【００５６】
上記で含有比率が決定されたポリエチレン５０重量％、ポリプロピレン２６重量％、ポリスチレン２４重量％からなる混合プラスチックの最適な熱分解温度を決定するための検量線として、図７の検量線を用いた。その結果、この混合プラスチックの最適な熱分解温度は４２３℃と決定された。
【００５７】
［実施例３］
＜ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンおよびポリ塩化ビニルからなるプラスチック混合物の場合＞
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンおよびポリ塩化ビニルの粉砕物として、実施例１と同様のものを用いた。検量線を作成する試料として、まず、ＰＥ、ＰＰおよびＰＳを２：１：１の重量比で混合したプラスチック混合物を用意し、この混合物とＰＶＣとの重量比が１００：０、９５：５、９０：１０、８０：２０、７０：３０および０：１００である混合物を調製した。これら各試料について、実施例２と同様にして、γ線計数比とかさ密度との関係を示す検量線（図８）および中性子線計数比と単位かさ体積当たりの水素含有量との関係を示す検量線（図９）を作成した。
【００５８】
試験試料としてＰＥ＋ＰＰ：７２重量％、ＰＳ：２３重量％、ＰＶＣ：５重量％からなる混合プラスチック５００Lを用意し、上記測定器で測定したところ、γ線計数比は１．３７、中性子線計数比は０．５３３であった。図８および図９の検量線から、かさ密度は０．４９５g/ml、単位かさ体積当たりの水素含有量は０．０６０４g/mlと決定された。この結果に基づいて、連立方程式を立て、各プラスチックの含有比率を求めると、ＰＥ＋ＰＰ：６９重量％、ＰＳ：２４重量％、ＰＶＣ：７重量％と算出された。真の含有比率と比較すると、ＰＥ＋ＰＰでは−３重量％、ＰＳでは＋１重量％、ＰＶＣでは＋２重量％の誤差があるが、その値は小さいものである。
【００５９】
上記の結果から、この試料は、ＰＶＣの含有比率が５重量％を超えるので、本発明の廃プラスチック油化装置には供給することができないと判断した。
【００６０】
［実施例４］
＜ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンからなるプラスチック混合物の油化＞
【００６１】
図２に示した構成の装置において、熱分解槽４に合計で１時間当り５０Ｋｇの廃プラスチック１を送入し、これを電気抵抗加熱ヒーター５で加熱した。該廃プラスチック１の組成は、組成分析センサー２の結果からポリエチレン６７％とポリプロピレン３３％の組成の混合プラスチックであった。組成の分析結果から最適熱分解温度を計算すると４２５℃となり、これを熱分解槽４の内部設定温度とした。予熱フィーダー３の温度は３５０℃とし、該熱分解槽４のプラスチック溶融液の液温を４２５℃に設定するために熱分解槽４の外部表面設定温度を５１０℃とした。この温度上昇の過程において、最初に廃プラスチックが溶融し、熱分解槽４での温度上昇の後半で該廃棄物の熱分解が進んだ。生成した熱分解ガスは、５０リットルのシリカアルミナペレットを充填し４００℃に保った改質触媒塔６にて重質成分を接触分解させた。熱分解生成ガスを、コンデンサー７を経由して生成油タンク８に導き、次いで水封槽９ａを経て排ガス燃焼装置１０へ導いた。
【００６２】
これらの処理で、冷却コンデンサー７を通過する排出ガス量（乾気）は、計５ノルマル立方メートル/時間であった。
【００６３】
熱分解による油化処理の終了後、熱分解槽４を３時間冷却した。次いで熱分解槽４の下部バルブを開放し、槽内の残渣を回収した。生成直後の（未処理の）熱分解生成物の成分は、対原料廃プラスチックで、ガス３重量％、生成油９０重量％、残渣物７重量％で、従来の処理法と同じであった。生成油の組成は、沸点が１８０℃以下の溜分が２５重量％、沸点が１８０℃を超え３４３℃以下の溜分が４８重量％、沸点が３４３℃を超え３７０℃以下の溜分が１０重量％、沸点が３７０℃を超える溜分が１７％であった。
【００６４】
［実施例５］
＜ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンおよびポリ塩化ビニルからなるプラスチック混合物の油化＞
図４に示した構成の装置において、熱分解槽４に合計で１時間当り５０Ｋｇの廃プラスチック１を送入し、これを電気抵抗加熱ヒーター５で加熱した。該廃プラスチック１の組成は、組成分析センサー２の結果からポリエチレンとポリプロピレンの合計７３重量％、ポリスチレン２２重量％、ポリ塩化ビニル５重量％であった。組成の分析結果から最適熱分解温度を計算すると４２３℃となり、これを熱分解槽４の内部設定温度とした。予熱フィーダー３の温度は３００℃とし、該熱分解槽４のプラスチック溶融液の液温を４２３℃に設定するために熱分解槽４の外部表面設定温度を５５０℃とした。この温度上昇の過程において、最初に廃プラスチックが溶融し、次いで約３００℃までの間で塩化水素ガスが発生した。熱分解槽４での温度上昇の後半で該廃棄物の熱分解が進んだ。生成した熱分解ガスは、５０リットルのシリカアルミナペレットを充填し４００℃に保った改質触媒塔７にて重質成分を接触分解させた。熱分解生成ガスを、コンデンサー７を経由して生成油タンク８に導き、次いで水封槽内にハロゲン化水素吸収剤として苛性ソーダ水溶液を用いた水封兼脱ハロゲン塔９ｂを経て排ガス燃焼装置１０へ導いた。
【００６５】
これらの処理で、熱分解生成ガス中の塩化水素ガスが脱ハロゲン塔９ｂにおいて固定化除去された。冷却コンデンサー７を通過する排出ガス量（乾気）は、計５ノルマル立方メートル/時間であった。脱ハロゲン塔９ｂのハロゲン固定化材には、苛性ソーダ１０％水溶液を用い、これを複数回の回分処理の間に定期的に交換、移動した。なお、もし、生成ガスにシアン化水素が含まれていれば、熱分解槽４内での加熱や燃焼装置１０での焼却により熱分解されて無害となる。
【００６６】
熱分解による油化処理の終了後、熱分解槽４を３時間冷却した。次いで熱分解槽４の下部バルブを開放し、槽内の残渣を回収した。生成直後の（未処理の）熱分解生成ガスの成分は、対原料廃プラスチックで、ガス３重量％、塩化水素３重量％、生成油８４重量％、残渣物１０重量％で、従来の処理法と同じであった。生成油の組成は、沸点が２６０℃以下の溜分が６５重量％、沸点が２６０℃を超え３４０℃以下の溜分が３０重量％、沸点が３４０℃を超える溜分が５重量％であった。
【００６７】
[比較例１]
比較のため、原料である廃プラスチックとして、ポリエチレン４５重量％、ポリプロピレン２５重量％、ポリスチレン３０重量％となるように模擬的に各プラスチックを混合した。これを１時間当り５０ｋｇの割合で（ｄ）プラスチック予熱フィーダーに送入した。この試料はポリ塩化ビニルを含まないのでそのまま（ｄ）プラスチック予熱フィーダーに送入した。該予熱フィーダーの加熱温度は３００℃に設定した。そして、センサーによる組成分析器（ｂ）、反応条件解析器（ｃ）の結果を熱分解制御盤（ｆ）で使用することなく熱分解槽（e）の分解設定温度を任意に４１５℃に設定した。
【００６８】
分解生成ガスを冷却コンデンサー（ｇ）に導き、熱分解生成油（ｈ）とガス成分（i）が得られた。本比較例による生成物の組成は、生成油２６ｋｇ/時間、ガス１ｋｇ/時間、残渣３ｋｇ/時間であり、収率はフィード量は５０ｋｇ/時間に対して６０％であった。
【００６９】
このように熱分解条件設定を直ちに実行できなければ物質収支を正しく調整することは困難であることがわかる。
[発明の効果]
【００７０】
以上のように本発明の方法によれば、廃プラスチックを加熱して熱分解させる熱分解槽を備える廃プラスチックの油化装置において、γ線計数率および中性子線計数率の測定により廃プラスチック粉砕物のかさ密度と単位かさ体積当たりの水素含有量とを測定し、得られた測定値と、該廃プラスチック粉砕物を構成する各プラスチック粉砕物のかさ密度および単位かさ体積当たりの水素含有量の値とを用いて、廃プラスチック中の各プラスチックの含有比率を測定し、この含有比率から油化装置の最適な運転条件を決定して、その設定条件を直ちに熱分解槽の制御装置に入力し反応をコントロールすることができる。その結果、廃プラスチックの組成の変動による熱分解条件の変更をオンタイムで素早く行うことができる。
【００７１】
冷却されて回収される生成油を生成油タンクへと戻す経路に、ガス吹き抜け防止手段を設けることでガスが生成油タンクから固定化手段を経ずに通過することを防止でき、特に生成油タンクにおける生成油の液面が低いときにガスの吹き抜けを防止できて有効である。
【００７２】
廃プラスチックが塩化ビニル系樹脂を含む場合、その含有比率が５重量％を超えるときは、該廃プラスチックは選別機で系外に排除される。塩化ビニル系樹脂の含有比率が５重量％以下の場合、該廃プラスチックはそのまま、プラスチック油化装置に送入される。その結果、塩化ビニル系樹脂の熱分解による塩化水素ガスにより装置材料が腐食されることを防止することができる。
【００７３】
塩化ビニル系樹脂の含有比率の上限を５重量％とした理由は、反応装置の材質としてＳＵＳ３０４やそれ以上に耐腐食性の高いIncoloy800を用いればほとんど腐食の問題がない塩化水素濃度であるからである。
【００７４】
廃プラスチックが塩化ビニル系樹脂を含む場合や熱分解生成ガスにシアン化水素が含まれる場合、図４に示すとおり、油化されなかった廃プラスチックからの熱分解生成ガスを、その焼却前にハロゲン固定化材に通過させてハロゲン化水素を固定化除去するようにしたので、処理ガス量が増えず、これに伴い固定化塔などの固定化除去設備を小型に構成でき、固定化材の量も少なくなるから設備費と運転費を削減することができ、固定化材の交換、移動も簡単になり短時間で完了できる効果がある。また、固定化材とシアン化水素は反応せずシアン化水素は排出されるから、アルカリ性溶液に溶け込んだシアン化水素やシアン化化合物をもう一度液中から除去する必要がなくなり、運転費が削減できる。さらに、焼却処分後のガスは無害で後処理が不要であるから、燃焼装置等の焼却設備構造に自由度が生じて焼却処分が容易になり、焼却熱を任意に利用できる。また、ガス吹き抜け防止手段を設けるメリットとして、ハロゲン化水素の大気放出が防止され焼却処理するときの熱分解生成ガスの品質を安定させることができることが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】塩化ビニル系樹脂を含まない廃プラスチックを原料として用いる本発明の方法を説明する処理フロー図。
【図２】塩化ビニル系樹脂を含まない廃プラスチックを原料として用いる本発明の装置の構成を示す図。
【図３】塩化ビニル系樹脂を含む廃プラスチックを原料として用いる本発明の方法を説明する処理フロー図。
【図４】塩化ビニル系樹脂を含む廃プラスチックを原料として用いる本発明の装置の構成を示す図。
【図５】実施例２のγ線計数比とかさ密度との関係を示す検量線。
【図６】実施例２の中性子線計数比と単位かさ体積当たりの水素含有量との関係を示す検量線。
【図７】実施例２において最適な熱分解温度を求めるために用いた検量線。
【図８】実施例３のγ線計数比とかさ密度との関係を示す検量線。
【図９】実施例３の中性子線計数比と単位かさ体積当たりの水素含有量との関係を示す検量線。
【符号の説明】
【００７６】
（ａ）廃プラスチック
（ｂ）センサーによる組成分析器
（ｃ）熱分解反応条件解析器
（ｄ）予熱フィーダー
（ｅ）熱分解槽
（ｆ）熱分解槽制御装置
（ｇ）冷却コンデンサー
（ｈ）熱分解生成油
（ｉ）排ガス成分
（ｊ）プラスチック選別機
１  廃プラスチック原料槽
２  組成分析器
３  予熱フィーダー
４  熱分解槽
５  熱分解槽加熱ヒーター
６  接触改質触媒塔
７  熱分解生成ガス冷却コンデンサー
８  生成油タンク
９ａ  水封槽
９ｂ  水封槽兼脱ハロゲン槽
１０  排ガス燃焼装置
１１  プラスチック選別機
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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