(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されるドラム形の分解蒸発槽内に、外部のモータにて回転される分解用撹拌機を備えるともに、この分解用撹拌機と同時回転して前記分解蒸発槽の底部中央から排出案内管を通じて残渣を排出する残渣排出スクリューを備え、前記分解用撹拌機に、前記分解蒸発槽内に投入された粉砕原料と触媒とを、前記分解蒸発槽の底部上で撹拌しながら底部中央へと収斂させる多数の撹拌羽根を設けた廃プラスチック分解装置と、
前記分解蒸発槽から蒸発してきたガス分を冷却して一次分解油を生成する一次分解油生成装置と、
前記一次分解油を蒸留槽内で前記廃プラスチック分解装置よりも低い所定温度範囲内で加熱して蒸発させるとともに、残留油分を前記分解蒸発槽へ返戻する蒸留安定装置と、
この蒸留安定装置から蒸発してきたガス分を冷却することにより、炭素数が所定数以下となる二次分解油を生成する二次分解油生成装置と、
前記二次分解油を定温加熱槽内で前記二次分解油生成装置の加熱温度よりもさらに低いほぼ一定温度に維持して加熱し、その温度での蒸発を行う引火点調整装置と、
を備えたことを特徴とする廃プラスチック油化システム。
【請求項２】
前記排出案内管に、前記排出スクリューによる残渣押し出し力により開放される開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の廃プラスチック油化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、廃プラスチックを触媒と反応させながら熱分解してガス化する廃プラスチック分解装置と、そのガス化後に冷却して生成した分解油をさらに蒸留することにより、石油製品として再生する廃プラスチック油化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  本発明者は、粉砕された廃プラスチックの連続的油化運転と残渣の効率的排出を意図した廃プラスチック油化装置として、特許文献１記載の構造のものを提供している。
この廃プラスチック油化装置では、底部を先細の漏斗状とした溶解蒸発槽と、これと相似形にしてこれを収容した熱媒槽との間に熱媒体を封入し、これら二重の槽を加熱炉内に配置し、この加熱炉内に設置したバーナにて熱媒体を通じて溶解蒸発槽内を加熱する。溶解蒸発槽内では、漏斗状の底部に集まる廃プラスチックを触媒と共に撹拌用スクリューにて螺旋状に巻き上げるように撹拌し、これを繰り返して溶解する。蒸発したガスは溶解蒸発槽の上部から排出し、外部の冷却装置で冷却して液化する、溶解蒸発槽内に残渣が溜まったところで、撹拌用スクリューと同軸の排出用スクリューコンベアを逆転させ、溶解蒸発槽内の残渣を漏斗状の底部先端から排出する。
特許文献２記載の油化装置も、熱媒体を使用しないこと及び撹拌機の構造が違うが、特許文献１記載のものと基本的に同様である。【０００３】  一方、特許文献３に記載の廃プラスチック油化システムでは、次のような構成になっている。
（１）廃プラスチックを先ず溶融槽で溶融させ、液相と気相とに分離して液相ラインと気相ラインとに分けて処理する。溶融槽は熱媒体で間接加熱する。
（２）液相ラインでは、分離した液相を溶融槽の後段の熱分解槽で熱分解した後、反応槽で触媒と接触させて軽質ガスに改質し、これを分離槽で冷却してガスと生成油に分離する。
（３）気相ラインでは、液相ラインで生成された生成油をスプレー塔に供給して撹拌しながら、外部の油冷却系に通して冷却してから循環させ、その冷却油をスプレー塔内でスプレーから噴霧することにより、スプレー塔に流入するガスを噴霧油で急冷し、ガス中に含まれる昇華物を油中に析出させるとともに、高沸点留分を凝縮させて油としてタンク部に回収する。
（４）気相ラインのスプレー塔を通過してきたガスは、コンデンサで常温まで冷却し、凝縮器で低沸点留分を凝縮させる。凝縮した低沸点留分は焼却炉、溶融槽の熱媒体の加熱炉等において液体燃料として利用する。常温まで冷却しても凝縮しない塩化水素リッチなガス分は焼却炉に導いて焼却処分する。
（５）液相ラインで分離したガスも熱媒体の加熱炉の燃料として使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３４２１６号公報
【特許文献２】特開平８−３１１４５９号公報
【特許文献３】特開２００２−８０８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上述した特許文献１及び特許文献２の従来技術では次のような問題点がある。
（１）溶解蒸発槽内では、未溶融の廃プラスチックと触媒が漏斗状の底部中央に収斂してから螺旋状に巻き上げるように撹拌されるとともに、溶融して生じた分解油も同様に漏斗状の底部中央に収斂して一緒に撹拌されるため、これらの固液の分離が行われず、未溶融の廃プラスチックと蒸発前の分解油とが常時固液混合状態で撹拌されるため、ガス化性能が低くなる。
（２）このような撹拌であることから、熱分解を終えた残渣も必然的に底部中央に集まって一緒に撹拌されるため、まだ熱分解していない廃プラスチックへの熱効率が悪く、また分解中に残渣だけを排出することが実質的に不可能で、全体の熱分解を終えてから、排出用スクリューコンベアを撹拌用スクリューと共に逆回転させて残渣を排出するバッチ式処理を採らざるを得ない。その排出は、高温となっている溶解蒸発槽内の温度低下を待って行い、再稼働するには低下した溶解蒸発槽内を再び高温に上昇させなければならない。そのため、単位稼働日ごとの処理能力が低いとともに、燃費効率も悪い。
（３）溶解蒸発槽の底部を漏斗状にすることで、収斂と螺旋状の巻き上げとを繰り返して撹拌する方式であるため、撹拌範囲の制約から溶解蒸発槽を大型にすることは難しく、大量処理が図れない。
（４）溶解蒸発槽と熱媒槽との間に熱媒体を封入し、これら二重の槽を加熱炉内に配置するとともに、この加熱炉内にバーナを設置することで、二重の槽と加熱炉との間の空間を煙道とし、この煙道及び熱媒体を通じて溶解蒸発槽内を加熱する構造であるため、煙道内で温度ムラが生じやすいうえに、熱媒体が封入されているためその熱伝導性が悪く、加熱温度ムラや熱損失が大きい。さらに加熱する温度制御も難しい。【０００６】  一方、特許文献３の従来技術では、高沸点留分と低沸点留分との２種類の油分しか取り出すことができない。また、その工程を見ると、廃プラスチックを溶融槽内において触媒無しで溶融させ、液相と気相とに分離してから、液相ラインにおいては、熱分解槽による熱分解工程、反応槽による触媒との反応工程、分離槽による生成油とガスの分離工程を順次行う。また、気相ラインにおいては、油を循環させながら冷却する冷却工程、その冷却油をスプレー塔内でスプレーから噴霧してガスを急冷し、昇華物を油中に析出させるとともに、高沸点留分を凝縮させて油として回収する析出凝縮工程に加え、スプレー塔を通過してきたガスについては、コンデンサで常温まで冷却し、凝縮器で低沸点留分を凝縮させるので、全体として多くの工程を要するとともに、大規模な設備を必要とする。【０００７】本発明の目的は、
（１）廃プラスチック及び触媒の投入と残渣の排出とを同時に併行させながら、連日の連続運転を可能として、単位稼働日ごとの処理量、稼働率及び燃費効率の向上を図ること、
（２）熱分解して生じた分解油を、まだ熱分解していない廃プラスチック及び熱分解を終えた残渣から自動的に分離できるようにして、ガス化処理効率を向上させること、
（３）加熱温度ムラや熱損失を低減してガス化のための熱効率を向上させること、
（４）溶解蒸発槽を大型にしても上記（１）〜（３）のことが可能で、大量に連続処理できるようにすること、
（５）炭素数が異なるガソリン、灯油、軽油等の市場性の高い石油製品を、経済的に効率良く炭素数区分して分離再生できるようにすること、
を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  このような目的を達成するため、本発明の廃プラスチック油化システムは、加熱されるドラム形の分解蒸発槽内に、外部のモータにて回転される分解用撹拌機を備えるともに、この分解用撹拌機と同時回転して前記分解蒸発槽の底部中央から排出案内管を通じて残渣を排出する残渣排出スクリューを備え、前記分解用撹拌機に、前記分解蒸発槽内に投入された粉砕原料と触媒とを、前記分解蒸発槽の底部上で撹拌しながら底部中央へと収斂させる多数の撹拌羽根を設けた廃プラスチック分解装置と、
前記分解蒸発槽から蒸発してきたガス分を冷却して一次分解油を生成する一次分解油生成装置と、
前記一次分解油を蒸留槽内で前記廃プラスチック分解装置よりも低い所定温度範囲内で加熱して蒸発させるとともに、残留油分を前記分解蒸発槽へ返戻する蒸留安定装置と、
この蒸留安定装置から蒸発してきたガス分を冷却することにより、炭素数が所定数以下となる二次分解油を生成する二次分解油生成装置と、
前記二次分解油を定温加熱槽内で前記二次分解油生成装置の加熱温度よりもさらに低いほぼ一定温度に維持して加熱し、その温度での蒸発を行う引火点調整装置と、
を備える。
その第２の態様では、さらに、前記排出案内管に、前記排出スクリューによる残渣押し出し力により開放される開閉弁を設ける。
【発明の効果】
【０００９】  本発明によると、廃プラスチックを粉砕した粉砕原料と触媒とが、ドラム形の分解蒸発槽内に投入されると、これらは分解蒸発槽の底部上で分解用撹拌機の多数の撹拌羽根により撹拌されながら徐々に底部中央に収斂していく。その間に、粉砕原料は充分な時間をかけて熱分解され、熱分解を終えた残渣が、分解用撹拌機と同時回転する残渣排出スクリューにより、分解蒸発槽の底部中央から排出案内管を通じて自動的に排出される。このような経路を辿りながらの触媒による熱分解動作と残渣排出動作が充分な時間をかけて連続して行われるので、上述した（１）〜（４）のような目的の達成、すなわち、単位稼働日ごとの処理量、稼働率及び燃費効率の向上、ガス化処理効率の向上、ガス化のための熱効率の向上、さらに大量の連続処理を図ることができる。【００１０】  上記のような廃プラスチック分解装置により熱分解してガス化する処理を第一段階とすると、この後にさらに第二段階、第三段階の処理を順次行って油化する。
すなわち、廃プラスチック分解装置による第一段階の処理では、触媒を用いて熱分解するため、炭素数が狭い範囲に特定されてしまうような熱分解は避け、むしろ炭素数の多いものも含まれるような熱分解とする。因に、ここで生ずる分解油及び分解ガスの炭素数はＣ１〜Ｃ４０程度と、広い炭素数域となるので、このままでは炭素数を所定範囲内に特定した石油製品にはならない。
そこで、第二段階では、分解蒸発槽から蒸発してきたガス分を冷却して一次分解油を生成してから、この一次分解油を蒸留安定装置により第一段階よりも低い所定温度範囲内で加熱して蒸留する。これにより、第一段階での広い炭素数範囲内のもののうち、炭素数の低いものは蒸発して炭素数の高いものが残るので、この残留油分は廃プラスチック分解装置へ返戻して再度熱分解する。
この第二段階の蒸留安定装置での加熱温度を所定温度範囲内とし、その温度を制御することにより、蒸留が安定して行われ、第一段階の熱分解と第二段階の蒸留の反復により、炭素数をある範囲内へと絞ることができ、それ以下の炭素数で蒸発したガス分は冷却することにより、低い所定以下の炭素数の二次分解油となる。
次の第三段階では、これよりも低い炭素数成分の除去を意図した引火点調整の観点から、二次分解油を定温加熱槽内で二次分解油生成装置の加熱温度よりもさらに低いほぼ一定温度に維持して加熱し、その温度での蒸発を行う。
このような異なる段階的処理を有機的に組み合わせることにより、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチロール（ＰＳ）などが混在した廃プラスチックから、ＪＩＳ等の石油規格の性状を満たす、つまり炭素数と引火点の両面の性状の規格を満たすガソリン、灯油、軽油等の市場性の高い石油製品を、大がかりな蒸留設備によらずに経済的に、しかも比較的低い反応温度で効率良く炭素数区分して分離再生することができる。【００１１】  本発明の第２の態様では、残渣を排出する排出案内管に、排出スクリューによる残渣押し出し力により開放される開閉弁を設けたので、排出案内管からの残渣排出に伴う熱損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明における廃プラスチック分解装置の一実施例の垂直断面図である。
【図２】その一部分を切欠した側面図である。
【図３】平面図である。
【図４】分解用撹拌機の平面図である。
【図５】分解蒸発槽内での原料移送方向の変向を示す部分平面図である。
【図６】廃プラスチック分解装置の一部変形例の部分垂直断面図である。
【図７】本発明の廃プラスチック油化システムの一実施例の配置図である。
【図８】そのフローシートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  本発明は、廃プラスチックを触媒と反応させながら熱分解してガス化する廃プラスチック分解装置と、これを含むシステム、すなわちそのガス化後に冷却して生成した分解油を蒸留することにより、目的とする炭素数の石油製品として再生する廃プラスチック油化システムとを提供することを意図しているので、前者の廃プラスチック分解装置の実施の形態を実施例１、後者の廃プラスチック油化システムの実施の形態を実施例２として説明する。
【実施例１】
【００１４】  図１から図５までは廃プラスチック分解装置１の実施例のみを示し、その前段での処理及び後段での処理は示していないが、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳなどが混在した廃プラスチックは、前段において破砕、減容、冷却などの前処理をされてから、この廃プラスチック分解装置１へ送り込まれてくる。そのようにして送り込まれてくる破砕後の廃プラスチックを以下では「粉砕原料」と称する。【００１５】  廃プラスチック分解装置１はドラム形の分解蒸発槽２を本体とし、この分解蒸発槽２の円形の天井壁３、円形の底壁４及び円筒形の周壁５は、全て断熱材６にて覆われた断熱壁となっている。その底壁４は、分解蒸発槽２内の底面となる底内板４ａと底外板４ｂとで、これらの間に底部空洞７を形成する二重壁構造となっているとともに、周壁５も、分解蒸発槽２内の内周面となる内周板５ａと外周板５ｂとで、これらの間に周部空洞８を形成する二重壁構造となっている。底内板４ａと底外板４ｂとの間、及び内周板５ａと外周板５ｂとの間には、流動性の熱媒体の流れを底部空洞７の中央部から周辺部へ、さらに周部空洞８の下部から上部へと案内するとともに、底内板４ａ及び内周板５ａへの熱伝導を良くするため熱伝導性の高い材質の多数のリブ９が設けられ、熱媒体は二つの空洞７・８の隅々まで均一に流れて分解蒸発槽２内を熱伝導性良く均一に加熱する。【００１６】  底壁４の中央には、その内外の底内板４ａ及び底外板４ｂを貫通する排出案内管１０によって、この管内を残渣排出経路とする残渣排出部１１が形成されている。排出案内管１０内には、分解蒸発槽２内から残渣を排出するための排出スクリュー１２が装入され、また排出案内管１０の外端（下端）には、そこに設けた弁筒１３内に開閉弁１４が装着されている。この開閉弁１４は、図示しないバネにより排出案内管１０の出口、つまり残渣排出部１１の残渣排出口を外側（下側）から常時は閉じる構造になっている。底壁４の底内板４ａの上面は、その周縁から中央の残渣排出部１１へ向かい緩やかに上昇する傾斜面となっている。その傾斜角度は水平面に対して５度程度が好ましい。【００１７】  また、熱媒体を底部空洞７の中央から導入し、周部空洞８の上部から排出して循環させるため、底壁４における排出案内管１０の近くに熱媒体導入管１５が設けられているとともに、周壁５の上部に熱媒体排出管１６が設けられている。熱媒体は、分解蒸発槽２の外部の熱媒体ヒータ（実施例１では図示せず）で加熱されて熱媒体導入管１５から底部空洞７内へ導入されてその中を旋回しながら周辺へと流れ、さらに周部空洞８内を旋回しながら上昇し、熱媒体排出管１６から排出されて熱媒体ヒータへ返戻されることで、空洞７・８内を繰り返し循環する。この熱媒体循環によって分解蒸発槽２内が間接的に加熱され、その導入前の温度をセンサーで検出しながら流量制御することにより、分解蒸発槽２内の加熱温度が調整される。【００１８】  一方、天井壁３上には、図３に示すように、その周縁近くに原料投入部１７が設けられているとともに、この近くの槽内に投入用撹拌機１８が設けられ、さらにこれらと離れた周縁近くに、蒸発したガスを排出するガス排出口１９及び内部点検のための点検ハッチ２０が設けられている��
原料投入部１７は、図２に示すように、原料搬送管１７ａと分解蒸発槽２とを接続するに当たり、ロータリーバルブ１７ｂ、スリースバルブ１７ｃ、水冷式熱遮断器１７ｄを介在させるとともに、触媒搬送スクリュー２１を装入した触媒搬入管２１ａと配管接続したものである。原料搬送管１７ａからの粉砕原料は、上部からの空気浸入を防止するため密閉性の高いロータリーバルブ１７ｂにより所定流量ずつ搬入され、また触媒搬入管２１ａからの触媒は触媒搬入スクリュー２１により搬入されるため、これらが分解蒸発槽２へ混合して投入される。水冷式熱遮断器１７ｄはその内部に冷水を循環させることで、分解蒸発槽２からの熱がそれより上へ伝わるのを水冷によって抑制する。また、運転開始時に分解蒸発槽２内が所定温度まで昇温するまでの間、及び停止時にスリースバルブ１７ｃを閉じることで、ロータリーバルブ１７ｂの温度上昇を抑制する。スリースバルブ１７ｃは緊急停止を行う際にも閉じる。【００１９】  原料搬送管１７ａには、窒素ガス等の不燃性ガスを送入するための不燃ガス送入配管２２が接続されているとともに、不燃ガス送入配管２２は残渣を排出する前記排出案内管１０にも接続されている。不燃性ガス送入は分解蒸発槽２内を外気から遮断するために行うもので、圧力計を用いて外気遮断するのに適した圧力に制御される。【００２０】  投入用撹拌機１８は次のように構成されている。
天井壁３上には、モータ２３が、その軸を下向きにしてモータ台２３ａにて設置され、また、分解蒸発槽２内に設置の撹拌筒２４には、上下の軸受２５ａ・２５ｂにより撹拌軸２６が垂直に軸支され、この撹拌軸２６に多数の撹拌翼２７ａがほぼ水平に多段に突設されているとともに、撹拌筒２４の内面には、これらと上下に食い違わせて撹拌補助翼２７ｂが多段に突設されている。そして、モータ２３の回転がギアー２８にて撹拌軸２６に伝達される。原料投入部１７と撹拌筒２４との間には投入ガイド２９が設置されており、上記のように混合して搬入されて来る粉砕原料と触媒とは、この投入ガイド２９（図３参照）に案内されて撹拌筒２４へ導入され、旋回する多数の撹拌翼２７ａと固定の多数の撹拌補助翼２７ｂとの協働により、撹拌されながら分解蒸発槽２内の周縁部において底内板４ａ上へと落下する。この撹拌は撹拌軸２６の高速回転により高速に行われる。
なお、触媒については、このような撹拌機による投入を分解蒸発槽２の周方向に離れた複数箇所で行うことで、それによる反応効果を増大できる。【００２１】このように撹拌されながら分解蒸発槽２の底内板４ａ上に落ちた粉砕原料及び触媒は、分解蒸発槽２内に設けられた分解用撹拌機３０による撹拌と移送作用を受ける。
分解用撹拌機３０は、その撹拌軸３１が、天井壁３の中央に設置された上側軸受３２と、底壁４の中央に設置された下側軸受３３とで、分解蒸発槽２の中心線に沿って垂直に軸受けされ、この撹拌軸３１を支軸として撹拌支持枠３４を円筒形の籠状に組み立て、この撹拌支持枠３４に、撹拌態様が異なる第１の撹拌部と第２の撹拌部とを設けたものである。【００２２】  すなわち、撹拌支持枠３４は、撹拌軸３１に対して上下それぞれ複数本ずつ放射状に架設した上下の水平放射枠３４ａ・３４ｂと、上下それぞれこれらの先端に架設した上下の環状枠３４ｃ・３４ｄと、これら上下の環状枠３４ｃ・３４ｄ間に架設した複数本の垂直枠３４ｅとで、全体として円筒形の籠状になっている。
そして、下側の環状枠３４ｄに、多数の回送撹拌羽根３５を周方向に等間隔に離してほぼ水平に突設するとともに、各回送撹拌羽根３５を斜材３６によりバックアップ補強することで、第１の撹拌部を構成している。また、本例では８本とした下側の各水平放射枠３４ｂに、多数の収斂撹拌羽根３７を、半径方向に間隔をおいて下向きに、しかも各水平放射枠３４ｂの放射線に対して斜めの角度に、かつその角度を徐々に変えて垂設することで、第２撹拌部を構成している。
多数の回送撹拌羽根３５は、いずれも分解蒸発槽２の底壁５の内面（底内板４ａの上面）近くで、それに沿って周壁４の内周面近くまで延びているが、各水平放射枠３４ｂにおける多数の収斂撹拌羽根３７は、底内板４ａの上面が、上記のように中央に向かって緩やかに上昇する傾斜面となっていることから、その傾斜に合わせて撹拌軸３１から遠いものより近くなるに従い次第に短くなっている。
分解用撹拌機３０は、その撹拌軸３１に固定された従動ギアー３８ａを、天井壁３上に設置されたモータ３９側の駆動ギアー３８ｂと噛み合わせることにより、モータ３９によって図３及び図４における反時計方向へ低速回転される。
また、残渣排出を行う上述した残渣排出スクリュー１２のスクリュー軸１２ａは分解用撹拌機３０の撹拌軸３１と直結され、残渣排出スクリュー１２は分解用撹拌機３０と同速度で低速回転する。【００２３】  分解用撹拌機３０がモータ３９により反時計方向に低速回転すると、粉砕原料と触媒とは後ほど詳述するように撹拌されながら、底内板４ａ上を反時計方向へ回送されるが、これを図５の矢印で示すように、投入箇所よりほぼ一周したところで中央へ寄って行くように案内するため、原料投入部１７より少し時計方向へ寄った位置において、周壁５の内周面に変向案内板４０が固定されている。この変向案内板４０は分解用撹拌機３０と干渉しないように、変向案内板４０の下辺縁は回送撹拌羽根３５よりも高い位置関係となっていて、分解用撹拌機３０が回転すると、回送撹拌羽根３５は変向案内板４０の下辺縁より下を通り抜ける。【００２４】  次に、このように構成された廃プラスチック分解装置１によって行われる一連の動作について説明する。
ロータリーバルブ１７ｂから搬入された粉砕原料と触媒搬送スクリュー２１により搬入された触媒とは、投入用撹拌機１８の高速回転により、その上端から下端へ向かって撹拌筒２４内で撹拌混合されながら、周壁５の内周面近くで底壁５の底内板４ａ上へ落とし込まれる。ここに落ちた粉砕原料と触媒とは、分解用撹拌機３０の低速回転により、その第１の撹拌部、すなわち周方向に並ぶ多数の回送撹拌羽根３５にて、底内板４ａの上面を滑動して行くように撹拌及び反時計方向へ回送される。【００２５】  分解蒸発槽２の底壁４及び周壁５では、外部で加熱された熱媒体が空洞７・８内を流れて循環し、分解蒸発槽２内を底壁４及び周壁５から均一な温度で加熱しているので、粉砕原料は、底壁４への接触及び周壁５の内周面への接触を繰り返しながら撹拌及び回送されることで、常に均一な温度条件で熱伝導性良く加熱され、そのような加熱条件で触媒と反応して熱分解が熱効率良く均一に進行して行く。【００２６】  このようにして熱分解がある程度進んで減容した粉砕原料は、変向案内板４０まで回送されたところでこれにより分解蒸発槽２の中央寄りに流れ方向を変更される。その流れが変わった粉砕原料は分解用撹拌機３０の第２の撹拌部、すなわち半径方向に並ぶ多数の収斂撹拌羽根３７により掻き分けるように分散され、底壁４上に拡がって引き続き撹拌されるが、多数の収斂撹拌羽根３７は、上述のように各水平放射枠３４ｂにおいてその放射線に対し、角度を徐々に変えて垂設されているので、加熱されながら残渣排出部１１へ少しずつ収斂して行く。粉砕原料はここに至るまでに熱分解を終え、残った残渣は残渣排出部１１の排出案内管１０中に少しずつ落ち込み、その中で分解用撹拌機３０と同速回転する残渣排出スクリュー１２にて下方へ移送されるが、排出案内管１０の出口は開閉弁１４にて閉じられているので、排出案内管１０内に溜まって行く。残渣排出スクリュー１２による押し出し力が開閉弁１４に作用しているバネ力より大きくなると、開閉弁１４が押し開かれて溜まっていた残渣が排出され、それが終わると開閉弁１４が再び自動的に閉じるので、残渣排出に伴う熱損失を極力少なくできる。排出案内管１０から排出される残渣は残渣搬送管１０ａ中を通って回収される。【００２７】  一方、底壁４の底内板４ａの上面が、残渣排出部１１のある中央から底壁４の周縁に向かって緩やかに下降傾斜しているため、粉砕原料の熱分解にて生じた油分は底内板４ａ上を残渣排出部１１の方向へは流れず、中央へ寄せられて行く粉砕原料及び残渣の流れとは逆方向、つまりこれらと分離される流れとなるためガス化効率が高くなるとともに、残渣に含まれる残油分を極力少なくできる。分解蒸発槽２内で蒸発したガスはガス排出口１９から外部へ排出され、次段階の処理を受ける。
この廃プラスチック分解装置１は、粉砕原料投入と触媒投入とを連続して行いながら、その投入後の一連の動作も、熱分解処理が充分に行われる条件にして連続して行うことができるので、廃プラスチックの熱分解処理を残渣排出毎に中断するようなことなく継続して効率良く行うことができるとともに、分解蒸発槽２を大型にすることで量的にも処理能力向上が図れる。なお、分解蒸発槽２内での上述した処理は外気を終始遮断した無酸素状態で行われる。【００２８】  上述した実施例１では、投入用撹拌機１８と分解用撹拌機３０とを、それぞれのモータ２３・３９により前者を高速回転駆動、後者を低速回転駆動させる個別駆動方式としたが、図６に示す変形例のように、モータ２３を共通として、分解用撹拌機３０には減速機構を介した減速伝達方式としてもよい。この変形例では、投入用撹拌機１８の撹拌軸２６に固定した小ギアー３９ａと、分解用撹拌機３０の撹拌軸３１に固定した大ギアー３９ｂとを噛み合わせて減速機構を構成している。
【実施例２】
【００２９】  次に、このような廃プラスチック分解装置１を含む廃プラスチック油化システムの実施例について説明する。図７は機枠４１への装置配置図、図８はシステム全体のフローシートである。【００３０】  先ず、図７を参照して配置関係と処理の流れを概説する。
パイプ中をエアー搬送されて来た粉砕原料はサイクロン４２にて捕集され、原料投入ホッパ４３に一時貯溜されるとともに、パイプ中を搬送されて来た触媒も触媒投入ホッパ４４に一時貯溜される。そして、原料投入ホッパ４３中の粉砕原料がパドルスクリューコンベア４５にて送り出され、引き継いでロータリーバルブ１７ｂにて所定流量ずつ投入用撹拌機１８へ送り込まれると同時に、触媒投入ホッパ４３内の触媒も触媒搬送スクリュー２１にて投入用撹拌機１８へ送り込まれ、これらが上述のように投入用撹拌機１８にて混合撹拌されながら分解蒸発槽２の底壁４上に落下する。このような原料投入と触媒投入を自重を利用して効率良く行うため、原料投入ホッパ４３と触媒投入ホッパ４４とは分解蒸発槽２の上方に設置されている。
この分解蒸発槽２内での熱分解処理は実施例１での説明のとおりである。【００３１】  分解蒸発槽２内での熱分解で蒸発した分解ガスは、この分解蒸発槽２の上方に設置してそのガス排出口１９に配管接続した第１のコンデンサ４６で冷却される。このコンデンサ４６は一次分解油生成装置として機能し、ここでの冷却によって一次分解油が生成される。この一次分解油は、コンデンサ４６の下方に設置して配管接続した蒸留安定装置４７の蒸留槽４８内へ落入する。【００３２】  蒸留安定装置４７は、分解蒸発槽２と同様の加熱方式とするため、蒸留槽４８が底壁及び周壁が空洞を形成する二重構造となっていて、その空洞に熱媒体を循環させて蒸留槽４８内を間接加熱する。ここでの加熱温度は、分解蒸発槽２での加熱温度より低い所定温度範囲内とする。また、蒸留槽４８内の一次分解油を撹拌しながら蒸留するため、槽外のモータ４９にて回転される撹拌機５０ａを内装しているが、その構造は単純なもので事足りる。【００３３】  蒸留槽４８内で蒸発したガス分は、その上方に設置して配管接続した第２のコンデンサ５１にて冷却される。このコンデンサ５１は二次分解油生成装置として機能し、ここでの冷却によって二次分解油が生成される。一方、蒸留槽４８内に残った一次分解油は、蒸留槽４８と分解蒸発槽２とが電磁バルブを介在させた返戻用配管５２にて接続されているので、蒸留槽４８に一定量だけ溜まると分解蒸発槽２へ返戻され、分解蒸発槽２内で再度熱分解処理される。【００３４】  第２のコンデンサ５１にて生成された二次分解油は、その上方に設置して配管接続した分離タンク５３にいったん流入し、不純物などを沈殿分離してから、その下方に設置した引火点調整装置５４の定温加熱槽５５へ入り、ここで再び熱媒体にて間接加熱される。引火点調整装置５４においても、定温加熱槽５５内の二次分解油を蒸留槽４８と同様に撹拌機５０ｂで撹拌しながら加熱する。定温加熱槽５５の加熱温度は、蒸留槽４８での加熱温度よりもさらに低いほぼ一定温度とする。このような低いほぼ一定温度での加熱により、一定未満の低い炭素数、つまり引火点が低いものは蒸発するので、蒸発しなかった油分を目的とする生成油として製品貯溜タンク５６に貯溜する。このタンク５６は防油堤５７で保護されている。【００３５】  次に、図８を参照しながら各装置での処理の具体例を説明する。
原料となる廃プラスチックをＰＰ、ＰＥ、ＰＳの３種が混合したものとすると、その形態にはハード、ソフト、フィルム等がある。ハード形態のものは第１の粉砕機５８ａにて粉砕してから、またソフト形態やフィルム形態のものは第２の粉砕機５８ｂで粉砕した後、さらに減容機５９により例えば１５０℃の温風にて熱分解しない程度に低温加熱して減容してから、原料貯溜槽６０Ａに貯溜して自然冷却される。【００３６】  貯溜されている粉砕原料はブロア６１にてパイプ６２中を輸送され、前記サイクロン４２にて捕集され、原料投入ホッパ４３に一次貯溜される。この原料投入ホッパ４３からパドルスクリューコンベア４５にて、実施例１に示した構造の廃プラスチック分解装置１の分解蒸発槽２内へ投入される。これと併行して触媒タンク６０Ｂ内の触媒も分解蒸発槽２内へ投入され、分解蒸発槽２内で前述したように粉砕原料と撹拌混合され、熱分解処理される。例えば、分解蒸発槽２に投入されてから、分解用撹拌機３０の第１の撹拌部である多数の回送撹拌羽根３５にて回送撹拌され、図５に示した変向案内板４０にて変向されるまでの所要時間は約１時間、そこから第２の撹拌部である多数の収斂撹拌羽根３７にて撹拌されながら残渣排出部１１へ収斂して行くまでの所要時間は約２時間、合計約３時間をかけて熱分解処理される。【００３７】  粉砕原料と反応させる触媒として本例では、次のような理由から、シリカとアルミナを主成分とするＦＣＣ廃触媒を使用する。
（１）ＦＣＣ廃触媒は、製油所等から排出される使用済みのＦＣＣ触媒で、大量に排出されるためバージンのＦＣＣ触媒よりも格段に廉価であること。
（２）いったん触媒として使用されているため劣化しており、熱分解の際の触媒反応は低下しているが、バージンのＦＣＣ触媒では、反応が良いために廃プラスチックに対して使用した場合、炭素数が概してＣ９以下の少ない値に集中する熱分解になりやすいため、最終的に再生される生成油が炭素数Ｃ９以下の石油製品に限定されてしまうのに対し、ＦＣＣ廃触媒を使用すると反応が低下しているため、炭素数Ｃ９以下の石油製品ばかりでなく、灯油などそれ以上の炭素数の石油製品としても再生できる利点があるとともに、高温域ではなくそれ以下での熱分解に適していること。
（３）炭素数がＣ２０以下となるガソリン、灯油、軽油等の市場性の高い石油製品を経済的かつ効率的に再生することを意図していることから、特にシリカとアルミナを主成分とするＦＣＣ廃触媒は、第一段階で分解蒸発槽２により間接的加熱にて行う熱分解の際、また稼働終了後にＦＣＣ廃触媒が残留していて、それを高い温度で加熱して付着している油分を蒸発させてから排出したい場合に、加熱温度の温度管理がしやすいうえに、廃棄処分も容易であるなどの利点がある。
しかし、本発明はバージンのＦＣＣ触媒の使用を制限するものではない。【００３８】  粉砕原料とＦＣＣ廃触媒とは、分解蒸発槽２内で前述したように撹拌及び移送されながら、熱媒体ヒータ６０にて加熱して送られて来る熱媒体の熱により間接的に加熱される。その加熱温度は、熱媒体ヒータ６０からの熱媒体の温度を温度センサー６１で検知し、その温度に応じて流量制御弁６２にて流量制御することにより温度調整し、分解蒸発槽２内の温度を３５０℃〜４５０℃の範囲内、好ましく３８０℃〜４００℃に維持する。この温度範囲内でＦＣＣ廃触媒は廃プラスチックである粉砕原料に反応して熱分解を起こす。ＦＣＣ廃触媒は、バージンの触媒に比べてＰＰ、ＰＥ、ＰＳなどのプラスチックに対する反応が劣るため、熱分解は炭素数の広い範囲で生じ、この第１工程での熱分解で生ずる分解ガスの炭素数はＣ１〜Ｃ４０程度となる。分解蒸発槽２内から前述のように排出される残渣は残渣回収タンク６３に回収される。【００３９】  分解蒸発槽２のガス排出口１９から排出される炭素数Ｃ１〜Ｃ４０の分解ガスは、一次分解油生成装置となる第１のコンデンサ５０にて冷却され、炭素数Ｃ６〜Ｃ４０の一次分解油が生成される。この一次分解油はそのまま蒸留安定装置４７の蒸留槽４８へ流入するが、この炭素数より低い炭素数Ｃ１〜Ｃ５の低炭素数分解ガス（低沸点炭化水素、いわゆるオフガス）は、そのまま蒸留槽４８を通過するような様態となる。
蒸留安定装置４７は、一次分解油を蒸留して炭素数の範囲の高域を低くすることを意図しており、撹拌機５０ａを内蔵した蒸留槽４８を分解蒸発槽２と同様に熱媒体で加熱する。すなわち、熱媒体ヒータ６０からの熱媒体の温度を温度センサー６４で検知し、その温度に応じて流量制御弁６５にて流量制御することにより、蒸留槽５２内の温度を分解蒸発槽２よりも低い所定温度、例えば灯油のＪＩＳ規格の蒸留性状に合わせる場合には２７０℃程度に維持する。
このような条件にすると、蒸留槽４８では炭素数Ｃ１５を超えるものは蒸発せず、それ以下のものが蒸発する。蒸留槽４８に残った炭素数Ｃ１６〜Ｃ４０の分解油は分解蒸発槽２へ返戻し、ここで再び熱分解処理することで、生成される分解油の炭素数の範囲が狭まっていく。従って、蒸留槽４８での加熱温度を制御することにより、目的とする石油製品の炭素数に合わせた蒸留が行える。【００４０】  蒸留槽４８で蒸発したガス分は、二次分解油生成装置である第２のコンデンサ５１で冷却されて、炭素数Ｃ６〜Ｃ１５の二次分解油が生成されるが、この炭素数より低い炭素数Ｃ１〜Ｃ５の低炭素数分解ガス（オフガス）は、ここでもそのままとなる。第２のコンデンサ５１からの二次分解油は、分離タンク５３にて不純物などを分離されてから、引火点調整装置５４の定温加熱槽５５へ送入される。
一方、分離タンク５３をそのまま通過した炭素数Ｃ１〜Ｃ５の低炭素数分解ガス（オフガス）は可燃性が高いため、ガス清浄装置６９にて清浄しながら、真空ポンプ７０にて熱媒体ヒータ６０へ送り、その気体燃料として利用する。【００４１】  引火点調整装置５７は、上記と同様に熱媒体にて加熱するが、二次分解油を引火点調整の観点から加熱、つまり定温加熱槽５５の二次分解油の引火点を一定温度以上とするため、熱媒体ヒータ６０からの熱媒体の温度を温度センサー６６で検知し、その温度に応じて流量制御弁６７にて流量制御することにより、定温で加熱する。例えば引火点を３０℃とする場合、炭素数Ｃ８の沸点である１２６℃を基準とした温度とすれば、炭素数Ｃ９〜１５の範囲内のものが定温加熱槽５５に残り、これを超える炭素数Ｃ６〜Ｃ８の分解油が分離される。この炭素数Ｃ６〜Ｃ８の分解油は引火点が比較的高いため、熱媒体ヒータ６０の液体燃料として利用することができるが、別途回収しても構わない。【００４２】  定温加熱槽５５内に残った炭素数Ｃ９〜１５の生成油は、ポンプ６８にて製品貯溜タンク５６へ適時に送入されてこれに貯溜される。この生成油は、炭素数がＣ９〜Ｃ１５の範囲内の市場性の高い石油製品である灯油となる。
このような温度調整と同様に、蒸留槽４８での加熱温度及び定温加熱槽５５での加熱温度を調整すれば、炭素数が異なる軽油や重油等の他の石油製品も生成できることは明かである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】  本発明はＰＰ、ＰＥ、ＰＳなどの廃プラスチックを原料とする場合に限らず、廃油を原料とする場合にも適用できる。
【符号の説明】
【００４４】１  廃プラスチック分解装置
２  分解蒸発槽
３  天井壁
４  底壁
４ａ  底内板
４ｂ  底外板
５  周壁
５ａ  内周板
５ｂ  外周板
６  断熱材
７  空洞
８  空洞
９  リブ
１０  排出案内管
１１  残渣排出部（残渣排出口）
１２  残渣排出スクリュー
１２ａ  スクリュー軸
１３  弁筒
１４  開閉弁
１５  熱媒体導入管
１６  熱媒体排出管
１７  原料投入部
１７ａ  原料搬送管
１７ｂ  ロータリーバルブ
１７ｃ  スリースバルブ
１７ｄ  水冷式熱遮断器
１８  投入用撹拌機
１９  ガス排出口
２０  点検ハッチ
２１  触媒搬入スクリュー
２１ａ  触媒搬入管
２２  不燃ガス送入配管
２３  モータ
２４ａ  モータ台
２４  撹拌筒
２５ａ・２５ｂ  軸受
２６  撹拌軸
２７ａ  撹拌翼
２４ｂ  撹拌補助翼
２８  ギアー
２９  投入ガイド
３０  分解用撹拌機
３１  撹拌軸
３２  上側軸受
３３  下側軸受
３４  撹拌支持枠
３４ａ・３４ｂ  水平放射枠
３４ｃ・３４ｄ  環状枠
３４ｅ  垂直枠
３５  回送撹拌羽根
３６  バックアップ斜材
３７  収斂撹拌羽根
３８ａ  従動ギアー
３８ｂ  駆動ギアー
３９ａ  小ギアー
３９ｂ  大ギアー
４０  変向案内板
４１  機枠
４２  サイクロン
４３  原料投入ホッパ
４４  触媒投入ホッパ
４５  パドルスクリューコンベア
４６  コンデンサ（一次分解油生成装置）
４７  蒸留安定装置
４８  蒸留槽
４９  モータ
５０ａ・５０ｂ  撹拌機
５１  コンデンサ（二次分解油生成装置）
５２  蒸留槽
５３  分離タンク
５４  引火点調整装置
５５  定温加熱槽
５６  製品貯溜タンク
５７  引火点調整装置
５８ａ・５８ｂ  粉砕機
５９  減容機
６０Ａ  原料貯溜槽
６０Ｂ  触媒タンク
６１  温度センサー
６２  流量制御弁
６３  残渣回収タンク
６４  温度センサー
６５  流量制御弁
６６  温度センサー
６７  流量制御弁
６８  ポンプ
６９  ガス清浄装置
７０  真空ポンプ
【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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