(57)【要約】【課題】廃プラスチックを加熱下で燃料油、水等と攪拌混合して乳化燃料を製造するにあたり、冷却による廃プラスチックの析出を抑制して、未乳化率を低減する。【解決手段】本発明による乳化燃料の製造方法は、廃プラスチック、燃料油、水および乳化剤を１６０℃以上の加熱下に攪拌混合し、得られた乳化物を冷却速度３００〜１０００℃／ｈで６０℃以下まで冷却するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチック、燃料油、水および乳化剤を１６０℃以上の加熱下に攪拌混合し、得られた乳化物を冷却速度３００〜１０００℃／ｈで６０℃以下まで冷却することを特徴とする、乳化燃料の製造方法。
【請求項２】
廃プラスチックおよび燃料油を１６０℃以上の加熱下に攪拌混合し、廃プラスチックが溶融したら水および乳化剤を加えて１４０℃以上に保持しながらさらに攪拌混合し、得られた乳化物を冷却速度３００〜１０００℃／ｈで６０℃以下まで冷却することを特徴とする、乳化燃料の製造方法。
【請求項３】
廃プラスチック、燃料油および乳化剤を１６０℃以上の加熱下に攪拌混合し、廃プラスチックが溶融したら水を加えて１４０℃以上に保持しながらさらに攪拌混合し、得られた乳化物を冷却速度３００〜１０００℃／ｈで６０℃以下まで冷却することを特徴とする、乳化燃料の製造方法。
【請求項４】
混合比率を、廃プラスチック８〜３０ＷＴ％、燃料油２４〜４２ＷＴ％、水３５〜５０ＷＴ％、乳化剤３〜５ＷＴ％とすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の乳化燃料の製造方法。
【請求項５】
廃プラスチック、燃料油、水および乳化剤の攪拌混合と、得られた乳化物の冷却とを、変速可能な攪拌手段を備えた攪拌槽にて行い、攪拌混合時には攪拌手段を高速回転させ、冷却時には攪拌手段を低速回転させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の乳化燃料の製造方法。
【請求項６】
冷却速度を２８０〜１０００℃／ｈとすることを特徴とする、請求項５記載の乳化燃料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチックのサーマルリサイクル技術に関し、より詳細には、廃プラスチックから乳化燃料を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃プラスチックの再生利用技術の１つとして、廃プラスチックまたは廃プラスチックと燃料油との混合物を加熱溶融し、得られた溶融液または溶融スラリーに水および乳化剤を加えて混合することにより乳化し、これを燃料として利用する、サーマルリサイクル法が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
上記のように廃プラスチックを乳化燃料化すると、ＲＤＦ等の固形燃料や高粘度の液体燃料と比べて取り扱いが容易となり、また、燃焼排ガス中の窒素酸化物濃度が低減される、といった利点がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１００５８２号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような廃プラスチックを原料とする高濃度ポリマーの乳化燃料の製造に関しては、未だ実用に供しうる製法が確立されていないのが実情である。特に、上記のサーマルリサイクル法の場合、廃プラスチックを加熱溶融するため、得られた乳化物を冷却する際に、廃プラスチックが析出し、安定した乳化燃料が得られなくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、廃プラスチックを加熱下で燃料油、水等と攪拌混合して乳化燃料を製造するにあたり、冷却による廃プラスチックの析出を抑制して、未乳化率を低減できるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の乳化燃料の製造方法は、廃プラスチック、燃料油、水および乳化剤を１６０℃以上の加熱下に攪拌混合し、得られた乳化物を冷却速度３００〜１０００℃／ｈで６０℃以下まで冷却することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明による第２の乳化燃料の製造方法は、廃プラスチックおよび燃料油を１６０℃以上の加熱下に攪拌混合し、廃プラスチックが溶融したら水および乳化剤を加えて１４０℃以上に保持しながらさらに攪拌混合し、得られた乳化物を冷却速度３００〜１０００℃／ｈで６０℃以下まで冷却することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明による第３の乳化燃料の製造方法は、廃プラスチック、燃料油および乳化剤を１６０℃以上の加熱下に攪拌混合し、廃プラスチックが溶融したら水を加えて１４０℃以上に保持しながらさらに攪拌混合し、得られた乳化物を冷却速度３００〜１０００℃／ｈで６０℃以下まで冷却することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明による第１〜３の乳化燃料の製造方法において、混合比率を、廃プラスチック８〜３０ＷＴ％、燃料油２４〜４２ＷＴ％、水３５〜５０ＷＴ％、乳化剤３〜５ＷＴ％とするのが好ましい。
【００１１】
廃プラスチックの種類としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等が挙げられる。廃プラスチックは、燃料油等との攪拌混合時に１６０℃以上に加熱されることにより、溶融されるので、予め微粉砕しておく必要はなく、例えば、破砕してチップ化した状態で、燃料油、水等と攪拌混合すればよい。攪拌混合時の加熱温度は、１６０℃以上であれば特に限定されないが、通常、その上限は２４０℃程度とされる。
【００１２】
燃料油としては、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油、灯油、軽油等が用いられる。
【００１３】
乳化剤としては、例えば、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル化合物等の界面活性剤が用いられる。
【００１４】
なお、乳化燃料の原料には、少なくとも廃プラスチック、燃料油、水および乳化剤が用いられるが、必要に応じて、その他の物質を添加することも勿論可能である。
【００１５】
乳化物の冷却速度は、上記の通り、３００〜１０００℃／ｈ（より好ましくは、４００〜６００℃／ｈ）となされる。このような冷却温度の制御によって、冷却による廃プラスチックの析出がほとんど見られず、未乳化率の低い、安定した乳化燃料が得られる。
【００１６】
本発明による第１〜３の乳化燃料の製造方法において、廃プラスチック、燃料油、水および乳化剤の攪拌混合と、得られた乳化物の冷却とを、変速可能な攪拌手段を備えた攪拌槽にて行い、攪拌混合時には攪拌手段を高速回転させ、冷却時には攪拌手段を低速回転させるのが好ましい。これにより、未乳化率をより低減させることができる。攪拌混合時における攪拌手段の回転速度は、例えば約８００〜１８００ｒｐｍとなされ、冷却時における攪拌手段の回転速度は、例えば約３００〜５００ｒｐｍとなされる。攪拌槽としては、例えば、攪拌式オートクレーブが用いられる。
【００１７】
冷却時の攪拌手段の回転速度を攪拌混合時と比べて低速にした場合、冷却速度を２８０〜１０００℃／ｈとすることができる。
【００１８】
乳化物の冷却は、通常、オートクレーブ等の攪拌槽に備えられた内管やジャケットを流れる冷却水等の冷媒との熱交換によって行われるが、これに代えてまたはこれに加えて、攪拌槽に冷却水を直接投入して乳化物と混合するようにしてもよい。また、冷却水の投入に代えて、乳化物とほぼ同じポリマー濃度を有する冷却済み乳化燃料を攪拌槽に投入して乳化物と混合させることにより、乳化物を冷却することも可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施例１
変速可能な攪拌子を備えたオートクレーブ中に、燃料油（Ａ重油）３０ＷＴ％、廃プラスチック（ポリプロピレン）２５ＷＴ％、界面活性剤（ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル化合物）５ＷＴ％および水４０ＷＴ％を投入した。廃プラスチックは、予め前処理装置で破砕されてチップ化された後、鉄やアルミニウム等の異物が除去され、さらに乾燥器で乾燥されてから、オートクレーブに投入される。そして、攪拌子の回転速度を１０００ｒｐｍとし、ヒータで１６０℃に加熱しながら、３０分間、上記原料をオートクレーブ内で攪拌混合し、乳化物を調製した。
次に、得られた乳化物を、オートクレーブの内管に冷却水を通すことによって、３００℃／ｈの冷却速度で、５０℃まで冷却した。この際、攪拌子の回転速度は、１０００ｒｐｍに維持した。
【００２０】
実施例２
冷却速度を４１０℃／ｈとした点を除いて、実施例１と同様の操作を行った。
【００２１】
比較例１
冷却速度を２５０℃／ｈとした点を除いて、実施例１と同様の操作を行った。
【００２２】
比較例２
冷却速度を２８０℃／ｈとした点を除いて、実施例１と同様の操作を行った。
【００２３】
実施例３
実施例１と同様の攪拌混合操作によって調製された高温の乳化物を、オートクレーブの内管に冷却水を通すとともに、オートクレーブに該乳化物と同量・同濃度の冷却済み乳化燃料を投入して、４５０℃／ｈの冷却速度で、５０℃まで冷却した。この際、攪拌子の回転速度は、１０００ｒｐｍを維持した。
【００２４】
実施例１〜３ならびに比較例１および２によって得られた最終生成物について、それぞれ未乳化率を測定し、これらを比較した。ここで、未乳化率は、（未乳化物の乾燥重量／使用した廃プラスチックの重量）×１００％とした（以下、同様）。結果は、図１に示す通りである。
【００２５】
図１から明らかなように、実施例１〜３では、最終生成物中に凝集物が全くまたはほとんど見られず、良好な乳化燃料が得られた。一方、比較例１および２では、最終生成物中に大量の凝集物が見られた。
【００２６】
実施例４
冷却時における攪拌子の回転速度を５００ｒｐｍとした点を除いて、比較例２と同様の操作を行った。
【００２７】
実施例５
冷却時における攪拌子の回転速度を３００ｒｐｍとした点を除いて、比較例２と同様の操作を行った。
【００２８】
実施例４および５で得られた最終生成物について、それぞれ未乳化率を測定し、これらを比較例２と比較した。結果は、図２に示す通りである。
【００２９】
図２から明らかなように、実施例４および５では、比較例２と同じく冷却速度が２８０℃／ｈであるにもかかわらず、最終生成物中に凝集物がほとんど見られず、良好な乳化燃料が得られた。
【００３０】
実施例６
攪拌子を備えたオートクレーブ中に、燃料油（Ａ重油）３０ＷＴ％、廃プラスチック（ポリプロピレン）２５ＷＴ％を投入した。なお、廃プラスチックは、実施例１の場合と同様に予め前処理してから投入した。そして、攪拌子の回転速度を１０００ｒｐｍとし、ヒータで１６０℃に加熱しながら、３０分間、オートクレーブ内で攪拌混合した。
その後、オートクレーブ中に、界面活性剤（ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル化合物）５ＷＴ％および水４０ＷＴ％を投入して、攪拌子の回転速度を１０００ｒｐｍに維持し、かつヒータで１４０℃に保持しながら、３０分間、オートクレーブ内で攪拌混合し、乳化物を調製した。
次に、得られた乳化物を、オートクレーブの内管に冷却水を通すことによって、３１０℃／ｈの冷却速度で、５０℃まで冷却した。この際、攪拌子の回転速度は、１０００ｒｐｍを維持した。
【００３１】
実施例７
攪拌子を備えたオートクレーブ中に、燃料油（Ａ重油）２４．５２ＷＴ％、廃プラスチック（ポリプロピレン）２０．４８ＷＴ％および界面活性剤（ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル化合物）５ＷＴ％を投入した。なお、廃プラスチックは、実施例１の場合と同様に予め前処理してから投入した。そして、攪拌子の回転速度を１０００ｒｐｍとし、ヒータで１６０℃に加熱しながら、３０分間、オートクレーブ内で攪拌混合した。
その後、オートクレーブ中に、水５０ＷＴ％を投入して、攪拌子の回転速度を１０００ｒｐｍに維持し、かつヒータで１４０℃に保持しながら、３０分間、オートクレーブ内で攪拌混合し、乳化物を調製した。
次に、得られた乳化物を、オートクレーブの内管に冷却水を通すことによって、３１０℃／ｈの冷却速度で、５０℃まで冷却した。この際、攪拌子の回転速度は、１０００ｒｐｍを維持した。
【００３２】
比較例３
【００３３】
２段目の攪拌混合時における保持温度を１３５℃とした点を除いて、実施例６と同様の操作を行った。
【００３４】
比較例４
【００３５】
２段目の攪拌混合時における保持温度を１３５℃とした点を除いて、実施例７と同様の操作を行った。
【００３６】
実施例６、７および比較例３、４で得られた最終生成物について、それぞれ未乳化率を測定し、これらを比較した。結果は、図３に示す通りである。
【００３７】
図３から明らかなように、実施例６および７では、最終生成物中に凝集物がほとんど見られず、良好な乳化燃料が得られた。一方、比較例３および４では、最終生成物中に大量の凝集物が見られた。
【００３８】
実施例８
冷却時における攪拌子の回転速度を５００ｒｐｍとした点、および冷却速度を２８０℃／ｈとした点を除いて、実施例６と同様の操作を行った。
【００３９】
実施例９
冷却時における攪拌子の回転速度を３００ｒｐｍとした点、および冷却速度を２８０℃／ｈとした点を除いて、実施例７と同様の操作を行った。
【００４０】
比較例５
冷却時における攪拌子の回転速度を１０００ｒｐｍとした点を除いて、実施例８と同様の操作を行った。
【００４１】
比較例６
冷却時における攪拌子の回転速度を１０００ｒｐｍとした点を除いて、実施例９と同様の操作を行った。
【００４２】
実施例８、９および比較例５、６で得られた最終生成物について、それぞれ未乳化率を測定し、これらを比較した。結果は、図４に示す通りである。
【００４３】
図４から明らかなように、実施例８および９では、最終生成物中に凝集物がほとんど見られず、良好な乳化燃料が得られた。一方、比較例５および６では、最終生成物中に大量の凝集物があった。
【００４４】
実施例１０
冷却速度を３００℃／ｈとした点を除いて、実施例６と同様の操作を行った。
【００４５】
実施例１１
冷却速度を４１０℃／ｈとした点を除いて、実施例７と同様の操作を行った。
【００４６】
比較例７
冷却速度を２００℃／ｈとした点を除いて、実施例６と同様の操作を行った。
【００４７】
比較例８
冷却速度を２５０℃／ｈとした点を除いて、実施例７と同様の操作を行った。
【００４８】
実施例１０、１１および比較例７、８で得られた乳化燃料について、それぞれ未乳化率を測定し、これらを比較した。結果は、図５に示す通りである。
【００４９】
図５から明らかなように、実施例１０および１１では、最終生成物中に凝集物がほとんど見られず、良好な乳化燃料が得られた。一方、比較例７および８では、最終生成物中に大量の凝集物があった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の乳化燃料の製造方法によれば、廃プラスチック等の原料を加熱下で攪拌混合することにより得られた乳化物を冷却する際に、廃プラスチックが析出せず、未乳化率の極めて低い良好な乳化燃料が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１〜３および比較例１、２における冷却速度と未乳化率との関係を示すグラフである。
【図２】実施例４、５および比較例２における冷却時の攪拌子の回転速度と未乳化率との関係を示すグラフである。
【図３】実施例６、７および比較例３、４における２段目の攪拌混合時の保持温度と未乳化率との関係を示すグラフである。
【図４】実施例８、９および比較例５、６における冷却時の攪拌子の回転速度と未乳化率との関係を示すグラフである。
【図５】実施例１０、１１および比較例７、８における冷却速度と未乳化率との関係を示すグラフである。
【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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