(57)【要約】【課題】熱分解を利用した廃プラスチックの燃料化処理方法において、燃料化処理装置内で、揮発分中の結晶性有機物が気体中で析出して処理装置を閉塞することを防ぎ、安定した連続運転処理が可能な燃料化処理方法を提供する。【解決手段】熱分解を利用した廃プラスチックの燃料化処理方法において、上記熱分解によって発生した結晶性有機物を含む揮発分を、第１のジェットスクラバに送気し、上記結晶性有機物の昇華点未満の温度で循環油中に吸引混合して急激に降温することにより上記結晶性有機物を析出させるとともに、上記燃料となる循環油温度を超える沸点を有する有機成分（有機成分Ａ）を凝縮させ、次いで上記結晶性有機物と液化した上記有機成分Ａと気体とに分離することを特徴とする廃プラスチックの燃料化処理方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱分解を利用した廃プラスチックの燃料化処理方法において、上記熱分解によって発生した結晶性有機物を含む揮発分を、第１のジェットスクラバに送気し、上記結晶性有機物の昇華点未満の温度で循環油中に吸引混合して急激に降温することにより上記結晶性有機物を析出させるとともに、上記燃料となる循環油温度を超える沸点を有する有機成分（以下、有機成分Ａとする）を凝縮させ、次いで上記結晶性有機物と液化した上記有機成分Ａと気体とに分離することを特徴とする廃プラスチックの燃料化処理方法。
【請求項２】
熱分解を利用した廃プラスチックの燃料化処理方法において、上記熱分解によって発生した結晶性有機物を含む揮発分を、第１のジェットスクラバに送気し、１００℃以上であって上記結晶性有機物の昇華点未満の温度で循環油中に吸引混合して急激に降温することにより上記結晶性有機物を析出させるとともに、上記燃料となる有機成分Ａを凝縮させ、次いで上記結晶性有機物と液化した上記有機成分Ａと気体とを分離した後に、上記気体を第２のジェットスクラバに送気して、１００℃未満の温度で循環水中に吸引混合することにより、上記気体中に含まれる塩化水素を上記水に溶解するとともに、上記燃料となる循環水温度を超え第１のジェットスクラバの循環油温度以下の沸点を有する有機成分（以下、有機成分Ｂとする）を凝縮させ、次いで上記塩化水素を含む水と液化した上記有機成分Ｂと気体とに分離することを特徴とする廃プラスチックの燃料化処理方法。
【請求項３】
上記第１のジェットスクラバにおける循環油として、上記第１のジェットスクラバにおいて凝縮、液化した上記有機成分Ａを使用することを特徴とする請求項１または２に記載の廃プラスチックの燃料化処理方法。
【請求項４】
サイクロン方式を用いて、上記第１のジェットスクラバにおいて上記循環油中に析出させた上記結晶性有機物を上記循環油から分離することを特徴とする請求項１〜３に記載の廃プラスチックの燃料化処理方法。
【請求項５】
結晶性有機析出物を熱分解で生ずる重質分中に回収することを特徴とする請求項１〜４に記載の廃プラスチックの燃料化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱分解を利用した廃プラスチックの燃料化処理方法に関する。更に詳しくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、塩化ビニルの可塑剤等のエステル系化合物を含む廃プラスチックの熱分解を利用した燃料化処理方法において、揮発分中に含まれるこれらエステル系化合物から生成するテレフタル酸、安息香酸及びこれらの同族体等の昇華性、結晶性有機物が処理装置の冷却系統部位、凝縮系統部位等に析出し、処理装置を閉塞し、安定した連続運転処理を阻害することを防止した燃料化処理方法であり、さらには操作面、コスト面からも好ましい燃料化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃プラスチックの再資源化技術として、燃料として再利用するリサイクル方法が多く検討されている。廃プラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が存在し、燃料化処理としては主に熱分解が利用されている。
【０００３】
しかしながら、ＰＥＴやＰＢＴ、塩化ビニルの可塑剤等のエステル系化合物を含む廃プラスチックを熱分解処理した場合、揮発分中に含まれるテレフタル酸、安息香酸及びこれらの同族体等の昇華性、結晶性有機物が処理装置の冷却系統部位、凝縮系統部位等に析出し、処理装置を閉塞し、安定した連続運転処理を阻害するという問題があり、その解決方法が望まれていた。
【０００４】
この問題を解決するために特開平８−１２０１１３号公報には、熱分解槽の出口に、外周に水冷ジャケットを設けた撹拌冷却槽を設置して、熱分解後のベーパーを生成油と直接接触させて、凝縮・冷却することにより、晶出するテレフタル酸、安息香酸等の結晶を生成油にスラリー化して閉塞を防ぎ、任意の量を自由に除去するという技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法では水冷ジャケットで冷却された撹拌冷却槽内の低い温度の生成油とベーパーを直接接触させるため、ベーパーの温度が低下し、気体中で結晶成分が析出し易くなる。さらに、ベーパーには余り大きな圧力が掛からず、線速度が低く処理装置配管内等で滞留し易い傾向にあるため、一層、気体中で結晶成分が析出し易くなり、閉塞防止の点から必ずしも満足のいくものではなかった。また、装置の複雑さ、温度管理、操作コスト等の面からも改善の余地があり、生成する低純度の結晶性有機析出物の処理方法も問題であった。
【０００６】
本発明は、上述した背景に鑑み、熱分解を利用した廃プラスチックの燃料化処理方法において、燃料化処理装置内で、揮発分中の結晶性有機物が気体中で析出して処理装置を閉塞することを防ぎ、安定した連続運転処理が可能な燃料化処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱分解を利用した廃プラスチックの燃料化処理方法において、上記熱分解によって発生した結晶性有機物を含む揮発分を、第１のジェットスクラバに送気し、上記結晶性有機物の昇華点未満の温度で循環油中に吸引混合して急激に降温することにより上記結晶性有機物を析出させるとともに、上記燃料となる循環油温度を超える沸点を有する有機成分（有機成分Ａ）を凝縮させ、次いで上記結晶性有機物と液化した上記有機成分Ａと気体とに分離することを特徴とするものである。
【０００８】
油を結晶性有機物の昇華点未満の温度で循環する第１のジェットスクラバにおいて、噴出口前の高速で流れる油中に揮発分を送気することにより、第１のジェットスクラバの高速流体が発生する負圧で、揮発分は直ちに油中に吸引混合され、冷却される。ここで、油としては主に炭化水素油を使用するが、結晶性有機物に対する貧溶媒であり、燃料として使用できるのであれば、他の溶媒を一部または全部使用しても差し支えない。従って、揮発分は配管内部等に滞留せず、気体状態で冷却されることがないため、揮発分中に含まれる結晶性有機物の気体中での析出を防止でき、処理装置内の閉塞が発生しない。
【０００９】
第１のジェットスクラバで循環する油の温度を揮発分中に含まれる結晶性有機物の昇華点未満にすることにより、油中に結晶性有機物が析出し、固形物として比重差を利用して分離することができる。結晶性有機物以外の有機成分Ａは凝縮、液化される。気体は循環油温度以下の沸点を有する揮発分、塩化水素、水蒸気から成り、公知の方法で回収できる。本発明の方法では、揮発分の吸引、混合、冷却、結晶生成、固体・液体・気体の分離、及び負圧装置系を一体化できることから、装置が簡素化し、温度管理が便利となり、設備及び操作コストが低下する。
【００１０】
また、本発明は、熱分解を利用した廃プラスチックの燃料化処理方法において、上記熱分解によって発生した結晶性有機物を含む揮発分を、第１のジェットスクラバに送気し、１００℃以上であって上記結晶性有機物の昇華点未満の温度で循環油中に吸引混合して急激に降温することにより上記結晶性有機物を析出させるとともに、上記燃料となる有機成分Ａを凝縮させ、次いで上記結晶性有機物と液化した上記有機成分Ａと気体とを分離した後に、上記気体を第２のジェットスクラバに送気して、１００℃未満の温度で循環水中に吸引混合することにより、上記気体中に含まれる塩化水素を上記水に溶解するとともに、上記燃料となる循環水温度を超え第１のジェットスクラバの循環油温度以下の沸点を有する有機成分（有機成分Ｂ）を凝縮させ、次いで上記塩化水素を含む水と液化した上記有機成分Ｂと気体とに分離することを特徴とするものである。
【００１１】
油を１００℃以上であって結晶性有機物の昇華点未満の温度で循環する第１のジェットスクラバにおいて、噴出口前の高速で流れる油中に揮発分を送気することにより、第１のジェットスクラバの高速流体が発生する負圧で、揮発分は直ちに油中に吸引混合され、冷却される。従って、揮発分は配管内部等に滞留せず、気体状態で冷却されることがないため、揮発分中に含まれる結晶性有機物の気体中での析出を防止でき、処理装置内の閉塞が発生しない。
【００１２】
第１のジェットスクラバで循環する油の温度を１００℃以上から揮発分中に含まれる結晶性有機物の昇華点未満にすることにより、油中に結晶性有機物が析出し、固形物として比重差を利用して分離することができるとともに、揮発分中に含まれる水分は気体として第２のジェットスクラバに送気してから処理することができる。結晶性有機物以外の有機成分Ａは凝縮、液化される。このようにして凝縮、液化された有機成分Ａ中には水が含まれず、塩素含有量も低いため燃料としてより好適なものとなる。
【００１３】
分離された気体は第２のジェットスクラバに送気する。水を１００℃未満の温度で循環する第２のジェットスクラバにおいて、噴出口前の高速で流れる水中に気体を送気することにより、第２のジェットスクラバの高速流体が発生する負圧で、気体は直ちに水中に吸引混合され、冷却される。気体中に含まれる塩化水素は水に溶解し、有機成分Ｂは凝縮、液化される。第１のジェットスクラバにおいて有機成分Ｂよりも沸点の高い有機成分Ａを凝縮、液化後、分離しているので、有機成分Ｂは、その後の工程である油相と水相との分離において、水相から分離し易くなる。第２のジェットスクラバによる混合後に凝縮しない気体は可燃ガスとして分離される。
【００１４】
本発明は、上記第１のジェットスクラバにおける循環油として、上記第１のジェットスクラバにおいて凝縮、液化した上記有機成分Ａを使用することを特徴とするものである。
【００１５】
第１のジェットスクラバにおける循環油として、第１のジェットスクラバにおいて凝縮、液化した有機成分Ａを使用することにより、それを活用できるとともに、外部からの油調達の必要性が低減できる。
【００１６】
さらに、本発明は、サイクロン方式を用いて、上記第１のジェットスクラバにおいて上記循環油中に析出させた上記結晶性有機物を上記循環油から分離することを特徴とするものである。
【００１７】
第１のジェットスクラバにおける循環油中に析出させた結晶性有機物は、固形物として比重差を利用して分離することができるが、サイクロン方式を用い遠心力を利用することにより、効率良く分離を行うことができる。
【００１８】
本発明は、結晶性有機析出物を熱分解で生ずる重質分中に回収することを特徴とするものである。
【００１９】
析出した結晶性有機物を熱分解で生じる重質分（高沸点成分）中に回収することにより、そのまま液体或いは固形燃料として使用できる。即ち、結晶性有機析出物の分離の手間等が発生せず、操作コストを低くできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について以下に説明する。図１、図２は、各々、本発明の一実施形態を実施するための装置の概略構成図である。
【００２１】
図１において、廃プラスチックの熱分解装置１には、加熱手段を備えた揮発分配管２と、冷却器を備えた重質分配管とが設けられている。揮発分配管２は、油を循環させる第１のジェットスクラバ３の噴出口前の高速流路部に接続されている。
【００２２】
第１のジェットスクラバ３の下方には、排出される気体、液体、固体の混合物を受けるとともに、固形物と油とを分離する機能を有する堰を設けた分離槽４と、分離した気体から異物を除去する充填材を有する排気ダクト５が設置されている。
【００２３】
堰を設けた分離槽４の、固形物が蓄積する槽の底部にはバルブ付き配管６が設けられ、保温手段及び撹拌翼を備えた重質分貯槽７に接続されている。堰を設けた分離槽４の、油が蓄積する槽の底部には冷却器を設けた配管１０が設けられ、液化有機成分貯槽９に接続されている。堰を設けた分離槽４の、油が蓄積する槽にはさらにポンプ（吸込側）に接続された配管が設けられている。ポンプ（吐出側）には第１のジェットスクラバ３（吸込側）に接続された冷却器を設けた配管が設置され、油の一部が循環使用できるよう構成されている。排気ダクト５には、水を循環させる第２のジェットスクラバ１２の噴出口前の高速流路部に接続された配管１１が設けられている。
【００２４】
第２のジェットスクラバ１２の下方には、排出される気体と液体の混合物を受けるための受槽、及び分離した気体から異物を除去するための充填材を有する排気ダクト１５が設置されている。
【００２５】
液体が蓄積する受槽の底部には油相と水相とを分離するための分離器１３に接続された配管が設けられている。液体が蓄積する受槽にはさらにポンプ（吸込側）に接続された配管が設けられている。ポンプ（吐出側）には第２のジェットスクラバ１２（吸込側）に接続された冷却器を設けた配管が設置され、液体の一部が循環使用できるよう構成されている。排気ダクト１５には、気体を取り出せる様、配管１６が設けられている。
【００２６】
熱分解装置１に設けられた重質分配管は重質分貯槽７に接続されている。重質分貯槽７には混入する非重質有機成分が留去できるよう冷却器を設けた配管８が設置されており、液化有機成分貯槽９と接続されている。分離器１３の側面には分離した油相を移送できるよう液化有機成分貯槽９に接続された配管１４が設けられている。重質分貯槽７、液化有機成分貯槽９、分離器１３の底部には、各々、内容物が取り出せる様、配管が設けられている。
【００２７】
以上の構成から成る図１の装置において、廃プラスチックの熱分解装置１で行う熱分解工程は、通常の熱分解工程であっても良く、本出願人による特願２００２−０３２４６１号で提案したように溶融分解槽による一段階処理、または溶融分解槽と改質調整槽による二段階処理において、槽内の密度や粘度をパラメータとして熱分解工程や液化促進工程を制御する方法であっても良い。
【００２８】
熱分解装置１で発生した揮発分は、３００〜４００℃に保たれた揮発分配管２を通って、１００〜２００℃に保持された油を循環させている第１のジェットスクラバ３の高速流路部に至る。この際、第１のジェットスクラバ３の高速流体によって生じる負圧により、揮発分は直ちに循環油中に吸引混合される。循環油と混合した揮発分は急激に温度が低下し、結晶性有機物が析出する。有機成分Ａは凝縮、液化する。固体、液体、気体の混合物は堰を設けた分離槽４に至り、析出した固形物（Ｓ）は沈降し、液体（循環油及び有機成分Ａ）（Ｌ）から分離される。気体（Ｇ）も充填材を有する排気ダクト５を通って分離される。
【００２９】
析出した固形物はバルブ付き配管６を通して、１５０〜２５０℃に保たれた重質分貯槽７に移送する。堰を設けた分離槽４で分離された液体の一部は第１のジェットスクラバ３での循環に使用し、残部は冷却器を設けた配管１０を通して、液化有機成分貯槽９で貯蔵する。分離した気体は、配管１１を通り、２０〜４０℃に保たれた水を循環させている第２のジェットスクラバ１２の高速流路部に至る。
【００３０】
気体は、水蒸気と塩化水素、及び揮発分（有機成分Ｂ及び可燃ガス）から成る。第２のジェットスクラバ１２の高速流体によって生じる負圧により、気体は直ちに水溶液中に吸引混合され、次いで液体と凝縮しない気体に分離される。液体は分離器１３に移し、凝縮しない気体は充填材を有する排気ダクト１５を通して、配管１６から可燃ガスとして取り出す。
【００３１】
一方、熱分解装置１で生じた高温重質分（高沸点成分）は冷却器を介して１５０〜２５０℃に保持された重質分貯槽７に移す。重質分貯槽７から発生する気体は冷却器を設けた配管８を通して液化有機成分貯槽９に液化、貯蔵する。分離器１３に移した液体は、油相と水相に分離するので、油相は配管１４を通して液化有機成分貯槽９に移す。
【００３２】
重質分貯槽７からは、１５０℃以上の温度において液体である重質分と、室温において固体である重質分が得られる。液化有機成分貯槽９からは室温で液体であり、燃料として好適な有機成分が得られる。分離器１３の水相からは塩化水素水溶液が得られる。
【００３３】
図２は、図１に示したものの変形例を示すもので、図１と同一構成部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３４】
第１のジェットスクラバ３の下方には、排出される気体、液体、固体の混合物を受けるとともに、液体、固体の混合物と、気体とを分離するための受槽、及び分離した気体から異物を除去するための充填材を有する排気ダクト５が設置されている。液体、固体の混合物の蓄積部にはポンプ（吸込側）に接続された配管が設けられている。ポンプ（吐出側）にはサイクロン１７に接続された配管が設けられている。サイクロン１７の低比重物口側には二手に分かれた配管が設けられており、一方には、第１のジェットスクラバ３（吸込側）に繋げられた冷却器を設けた配管が接続され、油の一部が循環使用できるよう構成されており、他方には、液化有機成分貯槽９に繋げられた、バルブ及び冷却器を設けた配管１８が接続されている。サイクロン１７の高比重物口側には重質分貯槽７に接続された配管が設けられている。
【００３５】
以上の構成から成る図２の装置においては、熱分解後の揮発分が第１のジェットスクラバ３に至り、結晶性有機物が析出し、有機成分Ａが凝縮、液化するまでの工程は図１と同様である。次いで、固体（Ｓ）及び液体（Ｌ）の混合物と、気体（Ｇ）に分離される。固体及び液体の混合物はサイクロン１７にポンプ移送され、析出した固形物と液体（循環油及び有機成分Ａ）に分離される。気体（Ｇ）も充填材を有する排気ダクト５を通って分離される。
【００３６】
析出した固形物はサイクロン１７の高比重物口側の配管を通して１５０〜２５０℃に保たれた重質分貯槽７に移す。分離された液体はサイクロン１７の低比重物口側の配管を通して、その一部は第１のジェットスクラバ３での循環に使用し、残部はバルブ及び冷却器を設けた配管１８を通して、液化有機成分貯槽９で貯蔵する。分離した気体の処理は、図１と同様である。
【００３７】
一方、熱分解工程１で生じた重質分の処理も図１と同様である。重質分貯槽７、液化有機成分貯槽９、分離器１３の水相からは各々、図１と同様の重質分、有機成分、塩化水素水溶液が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、熱分解を利用した廃プラスチックの燃料化処理方法において、上記熱分解によって発生した結晶性有機物を含む揮発分を、第１のジェットスクラバに送気し、上記結晶性有機物の昇華点未満の温度で循環油中に吸引混合して急激に降温することにより上記結晶性有機物を析出させるとともに、上記燃料となる循環油温度を超える沸点を有する有機成分（有機成分Ａ）を凝縮させ、次いで上記結晶性有機物と液化した上記有機成分Ａと気体とに分離を行う方法により、揮発分は配管内部等に滞留せず、気体状態で冷却されることがないため、揮発分中に含まれる結晶性有機物の気体中での析出を防止できる。その結果、処理装置内での閉塞が起こらず、安定した連続運転処理が可能となる。また、揮発分の吸引、混合、冷却、結晶生成、固体・液体・気体の分離、及び負圧装置系を一体化できることから、装置が簡素化し、温度管理が便利となり、設備及び操作コストが低下する。
【００３９】
第１のジェットスクラバにおける循環油の温度を１００℃以上とし、結晶性有機析出物と液化した有機成分Ａと気体とを分離した後に、上記気体を第２のジェットスクラバに送気して、１００℃未満の温度で循環水中に吸引混合することにより、上記気体中に含まれる塩化水素を上記水に溶解するとともに、上記燃料となる循環水温度を超え第１のジェットスクラバの循環油温度以下の沸点を有する有機成分（有機成分Ｂ）を凝縮させ、次いで上記塩化水素を含む水と液化した上記有機成分Ｂと気体とに分離することにより第１のジェットスクラバで分離された気体中の成分の分離、回収操作が効率良く行える。また、このようにして得た有機成分Ａ中には水が含まれず、塩素含有量も低いため燃料としてより好適なものとなる。
【００４０】
上記第１のジェットスクラバにおける循環油として、上記第１のジェットスクラバにおいて凝縮、液化した上記有機成分Ａを使用できる。それにより、有機成分Ａを活用できると共に、初期以外、外部からの油調達の必要性がない。
【００４１】
サイクロン方式を用いて、上記第１のジェットスクラバにおいて上記循環油中に析出させた上記結晶性有機物を上記循環油から分離することにより、効率良く分離を行うことができる。
【００４２】
結晶性有機析出物を熱分解で生じる重質分（高沸点成分）中に回収することにより、そのまま液体或いは固形燃料として使用でき、結晶性有機析出物の分離の手間等が発生せず、操作コストを低くできる。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
【図１】堰を設けた分離槽を用いて結晶性有機析出物と液体（循環油及び有機成分Ａ）の分離を行う、本発明の一実施形態である装置の概略構成図である。
【図２】サイクロンを用いて結晶性有機析出物と液体（循環油及び有機成分Ａ）の分離を行う、本発明の一実施形態である装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１：熱分解装置
２：加熱手段を備えた揮発分配管
３：第１のジェットスクラバ
４：堰を設けた分離槽
５：充填材を有する排気ダクト
６：バルブ付き配管
７：重質分貯槽
８：冷却器を設けた配管
９：液化有機成分貯槽
１０：冷却器を設けた配管
１１：配管
１２：第２のジェットスクラバ
１３：分離器
１４：配管
１５：充填材を有する排気ダクト
１６：配管
１７：サイクロン
１８：バルブ及び冷却器を設けた配管
【図１】
2004083795.tif 000002
【図２】
2004083795.tif 000003