(57)【要約】【課題】使用済みのフィルム状や容器状等のプラスチック廃棄物から、再利用可能な燃料油等の有価物を長期間に亘って連続的に高収率で回収すること。【解決手段】プラスチック廃棄物からなる被処理物に対して過熱蒸気を接触して減容化した後、該減容化された被処理物に対して更に過熱蒸気を接触させて加熱することにより熱分解し、該熱分解により発生したガスを液化して油を回収する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック廃棄物からなる被処理物に対して過熱蒸気を接触して減容化した後、該減容化された被処理物に対して更に過熱蒸気を接触させて加熱することにより熱分解し、該熱分解により発生したガスを液化して油を回収することを特徴とするプラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記熱分解により発生したガスを酸化鉄層に通過させることを特徴とする請求項１記載のプラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記酸化鉄層を通過させたガスに対してオゾン及び過酸化水素を含有する活性水を噴霧することを特徴とする請求項２記載のプラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記活性水が噴霧された後のガスに対してアルカリ水を噴霧することによりガスを中和するとともに冷却液化することを特徴とする請求項３記載のプラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記アルカリ水の噴霧によってガスの温度を１２０〜１３０℃に調整することを特徴とする請求項４記載のプラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記液化により得られた油を遠心分離処理し、油、水、固形物に分離することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のプラスチック廃棄物の処理方法。
【請求項７】
プラスチック廃棄物からなる被処理物に対して過熱蒸気を噴霧して減容化する減容装置と、過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生手段と、前記減容装置にて減容された被処理物を内部に収容するとともに前記過熱蒸気発生手段にて発生した過熱蒸気に接触させることにより熱分解する熱分解槽とを備えてなり、該熱分解槽の内面はセラミック又は耐火セメントから形成されてなることを特徴とするプラスチック廃棄物の処理装置。
【請求項８】
前記過熱蒸気発生手段は、酸素濃度３％以下の不活性高温ガスと水蒸気を混合して、５００〜６５０℃の過熱蒸気を発生させることを特徴とする請求項７記載のプラスチック廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチック廃棄物の処理方法及び処理装置に関し、特に嵩高なフィルム状又は容器状プラスチック廃棄物の処理に好適に用いられる処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、使用済みのプラスチック廃棄物は、そのまま埋め立て処分されるか焼却処理されていた。
埋め立て処分する場合、フィルム状や容器状のプラスチック廃棄物は嵩高であるため、大量に排出されるこれらの廃棄物を処分するには広大な埋め立て処分地を必要とする。しかしながら、埋め立て処分地の確保は年々困難となっており、埋め立て処分を将来に亘ってこのまま続けていくことは実際上不可能である。
一方、焼却処理の場合、約１０，０００ｋｃａｌ／ｋｇの高カロリーを有するプラスチックの燃焼には１ｋｇ当たり約１２ｍ３の理論空気量が必要とされ、しかも実際の焼却処理においては２０ｍ３以上の空気が使用されることから、周囲環境を大きく汚染してしまうという問題があった。また、余熱も殆ど利用されていないのが現状であり、エネルギー効率の面でも好ましくなかった。
また、小型の焼却炉は設置許可がおりにくいため、広く分散して発生するプラスチック廃棄物の処理には不向きであり、しかもダイオキシン発生の危険性が常に付きまとうという大きな問題も抱えていた。
【０００３】
このような問題点に鑑みて、プラスチック廃棄物を熱分解油化して燃料油を回収する技術が数多く提案されている。
従来提案されている技術の多くは、融解したプラスチックを処理槽内に導入して、該処理槽を外部から加熱するという方法を採用している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−４１５４６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法では、槽内部にカーボンが堆積して熱伝導を阻害する等の問題があり、長時間の運転が難しいのが現状であった。しかも、外熱による加熱方式では４０〜６０％の放熱があるため、熱効率が非常に悪く、経済的にも良好な方法とはいえなかった。また、ハロゲン含有プラスチックが混在していた場合、長期にわたって運転を続けると処理槽の内部が腐食してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、使用済みのフィルム状や容器状等のプラスチック廃棄物から、再利用可能な燃料油等の有価物を長期間に亘って連続的に高収率で回収することが可能なプラスチック廃棄物の処理方法及び処理装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、プラスチック廃棄物からなる被処理物に対して過熱蒸気を接触して減容化した後、該減容化された被処理物に対して更に過熱蒸気を接触させて加熱することにより熱分解し、該熱分解により発生したガスを液化して油を回収することを特徴とするプラスチック廃棄物の処理方法に関する。
請求項２に係る発明は、前記熱分解により発生したガスを酸化鉄層に通過させることを特徴とする請求項１記載のプラスチック廃棄物の処理方法に関する。
請求項３に係る発明は、前記酸化鉄層を通過させたガスに対してオゾン及び過酸化水素を含有する活性水を噴霧することを特徴とする請求項２記載のプラスチック廃棄物の処理方法に関する。
【０００８】
請求項４に係る発明は、前記活性水が噴霧された後のガスに対してアルカリ水を噴霧することによりガスを中和するとともに冷却液化することを特徴とする請求項３記載のプラスチック廃棄物の処理方法に関する。
請求項５に係る発明は、前記アルカリ水の噴霧によってガスの温度を１２０〜１３０℃に調整することを特徴とする請求項４記載のプラスチック廃棄物の処理方法に関する。
請求項６に係る発明は、前記液化により得られた油を遠心分離処理し、油、水、固形物に分離することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のプラスチック廃棄物の処理方法に関する。
【０００９】
請求項７に係る発明は、プラスチック廃棄物からなる被処理物に対して過熱蒸気を噴霧して減容化する減容装置と、過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生手段と、前記減容装置にて減容された被処理物を内部に収容するとともに前記過熱蒸気発生手段にて発生した過熱蒸気に接触させることにより熱分解する熱分解槽とを備えてなり、該熱分解槽の内面はセラミック又は耐火セメントから形成されてなることを特徴とするプラスチック廃棄物の処理装置に関する。
請求項８に係る発明は、前記過熱蒸気発生手段は、酸素濃度３％以下の不活性高温ガスと水蒸気を混合して、５００〜６５０℃の過熱蒸気を発生させることを特徴とする請求項７記載のプラスチック廃棄物の処理装置に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプラスチック廃棄物の処理方法及び処理装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明に係るプラスチック廃棄物の処理装置の全体構成を示すフロー図であり、図２は本発明に係るプラスチック廃棄物の処理装置の主要部分を抽出して示す図である。
【００１１】
本発明において処理対象となるプラスチック廃棄物の形態は特に限定されるものではないが、本発明は嵩高なフィルム状又は容器状のプラスチック廃棄物の処理に対して特に有効である。
また、本発明において処理対象となるプラスチック廃棄物の材質としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂等が挙げられるが特にこれらに限定されるものではない。また、従来の装置ではハロゲンガスによる腐食の問題が発生する塩化ビニル樹脂が多少混入していても問題ない。
【００１２】
本発明に係るプラスチック廃棄物の処理装置は、プラスチック廃棄物からなる被処理物を減容化する減容装置（１）と、過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生手段（２）と、減容装置（１）にて減容された被処理物を内部に収容するとともに過熱蒸気発生手段（２）にて発生した過熱蒸気に接触させることにより熱分解する熱分解槽（３）とを備えている。
【００１３】
減容装置（１）は、プラスチック廃棄物からなる被処理物を内部に収容して、過熱蒸気発生手段により得られる３００〜３５０℃の過熱蒸気を、該被処理物に対して接触させることによって被処理物を減容化するものである。
図３は、図１に示した減容装置（１）の概略横断面図である。
減容装置（１）は、被処理物を内部に収容する収容槽（９）と、その内部下方に配置されたスクリューフィーダ（１０）と、収容槽（９）の底部近傍に開口された過熱蒸気入口（１１）を備えている。
収容槽（９）の内部には、上方から投入される被処理物を受け入れるための収容内壁（１２）が設けられており、スクリューフィーダ（１０）はこの収容内壁（１２）の底部に配設されている。
【００１４】
また、収容内壁（１２）には複数の過熱蒸気取り入れ口（１３）が設けられており、過熱蒸気入口（１１）から収容槽（９）内に取り入れられた過熱蒸気は、過熱蒸気取り入れ口（１３）を通って収容内壁（１２）の内側へと導入され、上方から供給された被処理物に接触する。これによって被処理物は減容化され、スクリューフィーダ（１０）の出口から約２５０℃の溶融物として取り出される。
この減容装置（１）によれば、被処理物に対して直接過熱蒸気を接触させることによって、被処理物が嵩高のフィルム状や容器状のプラスチック廃棄物であっても、短時間に且つ低コストで１／４０〜１／５０に減容することができる。
【００１５】
減容装置（１）のスクリューフィーダ（１０）の出口には、供給フィーダ（４）の供給口が配置されている。
供給フィーダ（４）は、減容装置（１）にて減容された被処理物を内部に取り入れて、約２５０℃の流動状態で熱分解槽（３）へと供給する。
【００１６】
過熱蒸気発生手段（２）は、高圧蒸気噴霧バーナー（５）により得られる約１２００℃、酸素濃度３％以下の不活性高温ガスと、３〜５ｋｇ／ｃｍ２の水蒸気を混合して、５００〜６５０℃の過熱蒸気を発生させる手段である。
【００１７】
図４は、高圧蒸気噴霧バーナー（５）の構成を示す図である。
高圧蒸気噴霧バーナー（５）は、蒸気ボイラー（６）から供給される水蒸気と、燃料油タンク（７）から供給される燃料油とを取り入れるとともに、これらを燃焼空気ファン（８）から供給される空気を用いて燃焼させる構造を有している。
供給される水蒸気、燃料油、空気の量は、それぞれ独立して制御可能とされており、これらの量を調整することによって、約１２００℃、酸素濃度３％以下の不活性高温ガスを得ることができる。
尚、約１２００℃の高温になることによるバーナーの損傷を防ぐ為に、バーナー近傍に冷却水を循環させるための冷却水循環機構（１４）が備えられている。
【００１８】
このようにして得られる不活性高温ガスは、貫流ボイラー（１５）から供給される３〜５ｋｇ／ｃｍ２の水蒸気と混合されることによって、５００〜６５０℃の過熱蒸気となり、この過熱蒸気が熱分解槽（３）に供給される。
【００１９】
過熱蒸気発生手段（２）と熱分解槽（３）は、図１においては別体の装置とされているが、図２においては一体の装置とされており、本発明においてはいずれの構成を採用することもできる。
すなわち、図２に示した熱分解槽（３）は、右部に過熱蒸気発生手段（２）が併設されて、全体として一つの装置を構成している点で図１に示した熱分解槽（３）と異なっているが、基本的構成には変わりがない。
【００２０】
熱分解槽（３）は、過熱蒸気発生手段（２）から発生した５００〜６５０℃の過熱蒸気を内部に取り入れる過熱蒸気供給口（１６）と、供給フィーダ（４）から供給される約２５０℃の被処理物を取り入れる原料供給口（１７）を有しており、原料供給口（１７）から取り入れられた被処理物は、過熱蒸気供給口（１６）から取り入れられた過熱蒸気と接触することにより熱分解される。
このとき、過熱蒸気が酸素濃度３％以下の不活性高温ガスにより得られているので、熱分解槽（３）内の揮発成分による爆発の危険性が大幅に低減される。
【００２１】
熱分解槽（３）の内面は、セラミック又は耐火セメントから形成されている。
これによって、被処理物となるプラスチック廃棄物に、塩化ビニル樹脂等のハロゲンを含有するプラスチックが含まれていても、ハロゲンガスの発生による熱分解槽の腐食を防ぐことができるとともに、輻射熱を利用することができ、熱効率を向上させることが可能となる。
【００２２】
熱分解槽（３）には脱ハロゲン反応装置（１８）が接続されており、被処理物の熱分解により発生した熱分解ガスは熱分解槽（３）の排出口（１９）から脱ハロゲン反応装置（１８）内へと導入される。
脱ハロゲン反応装置（１８）内には、酸化鉄などの金属系触媒が内蔵されており、熱分解槽（３）から導入された熱分解ガス中に含まれる塩素や臭素等のハロゲン成分は、塩化鉄や臭化鉄として脱ハロゲン反応装置（１８）内に固定されることで除去される。
【００２３】
脱ハロゲン反応装置（１８）にはダイオキシン解離反応装置（２０）が接続されている。
ダイオキシン解離反応装置（２０）は、脱ハロゲン反応装置（１８）を通過した熱分解ガスに対して、活性水貯蔵槽（２９）から供給される活性水（オゾンガスと過酸化水素を混入してＯＨラジカルを生成した酸化力の強い液体）を噴霧することによって、熱分解ガス中に含まれるダイオキシン前駆体を約９９．５％分解することができる。
【００２４】
ダイオキシン解離反応装置（２０）には、中和・冷却装置（２１）が一体に接続されている。
中和・冷却装置（２１）は、ダイオキシン解離反応装置（２０）を通過した熱分解ガスに対して、アルカリ水貯蔵槽（３０）から供給されるＮａＯＨ等のアルカリ水を噴霧することによって、熱分解ガスを中和するとともに冷却して液化する。
これによって、従来必要であったコンデンサ（液化冷却器）の防腐対策はもとよりコンデンサ自体が不要となる。
【００２５】
液化によって得られた油（燃料油）は、ダイオキシン解離反応装置（２０）の下方に設置された分解油受槽（２３）へと回収される。
尚、中和・冷却装置（２１）におけるアルカリ水の噴霧によって、熱分解ガスの温度は１２０〜１３０℃に調整される。
これによって、軽質油（ガソリン留分）が分離され、回収される燃料油に第一石油類に付加される揮発油税がかかることがなくなる。
【００２６】
中和・冷却装置（２１）には、脱臭・有害物分解装置（２２）が接続されている。
脱臭・有害物分解装置（２２）は、中和・冷却装置（２１）から取り出された１２０〜１３０℃の余剰ガスを１２００℃以上に加熱することによって、脱臭・無害化する。
【００２７】
分解油受槽（２３）へと回収された燃料油は、遠心分離機（２４）に供給されることによって、油、水、固形物の三相に分離される。
これによって、液化回収された油に含まれる水分及び異物を除去することができ、良質な燃料油を回収することが可能となる。
遠心分離機（２４）によって分離された油分は再生油貯蔵槽（２５）、水分は排水受液槽（２６）、異物は汚泥受槽（２７）にそれぞれ回収される。
【００２８】
再生油貯蔵槽（２５）に回収された油は、屋外危険物取扱所（２８）に貯蔵された後、外部へと輸送されて燃料油として再利用に供される。また、貫流ボイラー（１５）や高圧蒸気噴霧バーナー（５）、或いは脱臭・有害物分解装置（２２）に設けられるバーナーの燃料として用いることもできる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、嵩高なフィルム状や容器状等のプラスチック廃棄物を素早く経済的に減容化することができるとともに、減容化された被処理物をエネルギー効率良く迅速に熱分解することが可能となるので、処理効率に優れ、経済的なプラスチック廃棄物の処理方法が得られる。
請求項２に係る発明によれば、簡単な装置構造にて、熱分解により発生したガス中に含まれるハロゲンの大部分を除去することが可能となる。
請求項３に係る発明によれば、熱分解により発生したガス中に含まれるダイオキシン前駆体の殆どを除去することが可能となる。
請求項４に係る発明によれば、熱分解により発生したガスの中和と冷却を一工程にて行うことが可能となり、装置構成を簡易なものとすることができる。
請求項５に係る発明によれば、第一石油類に付加される揮発油税がかからない燃料油を回収することが可能となる。
請求項６に係る発明によれば、液化回収された油に含まれる水分及び異物を除去することができ、良質な燃料油を回収することが可能となる。
請求項７に係る発明によれば、嵩高なフィルム状や容器状等のプラスチック廃棄物を素早く経済的に減容化することができるとともに、減容化された被処理物をエネルギー効率良く迅速に熱分解することが可能な処理装置が得られる。しかも、熱分解槽はハロゲンガスによる腐食を防止できるとともに、輻射熱を利用できる熱効率に優れたものとなる。
請求項８に係る発明によれば、熱分解槽における内熱方式熱分解を効率良く且つ安全に行わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラスチック廃棄物の処理装置の全体構成を示すフロー図である。
【図２】本発明に係るプラスチック廃棄物の処理装置の主要部分を抽出して示す図である。
【図３】図１に示した減容装置の概略横断面図である。
【図４】高圧蒸気噴霧バーナーの構成を示す図である。
【符号の説明】
１      減容装置
２      過熱蒸気発生手段
３      熱分解槽
１８    脱ハロゲン反応装置
２０    ダイオキシン解離反応装置
２１    中和・冷却装置
２４    遠心分離機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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