(57)【要約】  本発明は，プラスチック廃棄物の熱分解油化システム及び方法を開示する。ホッパ内に収容されたプラスチック廃棄物を第１次熱分解槽に投入する廃棄物投入装置と，投入された廃棄物を熱分解してガスを生成する第１次熱分解槽と，火室に内蔵された第１次熱分解槽を加熱するために一側にバーナを有して二重ジャケットからなる加熱炉と，加熱炉の火室に位置した第１次熱分解槽を回転する回動装置と，生成されたガスを再び熱分解して炭化物と残渣とを分離する第２次熱分解槽と，第２次熱分解槽により分離されたガスを液体化するために凝縮する凝縮器と，凝縮器により凝縮された再生油を水と油とに分離する油水分離器とで構成されている。
2010505021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホッパに集められた廃棄物を投入する廃棄物投入装置及び，残渣炭化物を回収する炭化物回収装置を，それぞれ有し；
レール上を移動するキャリアの上部に配置され，かつ，ガス排出管上の外面に連結される，前記廃棄物を熱分解する第１次熱分解槽と；
前記第１次熱分解槽を受容可能に形成された火室と，前記第１次熱分解槽を加熱するバーナと，二重ジャケット体から成る加熱炉と；
前記加熱炉の前記火室に配置され，回動ガス管に前記第１次熱分解槽を連結して，前記第１次熱分解槽を回転するための回動装置と；
前記第１次熱分解槽により生成されたガスを前記回動ガス管を介して収容し，前記ガスを再熱分解して，前記ガスと炭化物粒子とを分離し，かつ，前記ガスと前記炭化物粒子の逆流を防止する第２次熱分解槽とを備え，
前記第２次熱分解槽により熱分解された前記ガスを凝縮器で凝縮し，かつ，油水分離フィルタを有するガス分離器により油を抽出する
プラスチック廃棄物の熱分解油化システム。
【請求項２】
前記廃棄物投入装置及び前記炭化物回収装置は，
底部に油圧シリンダ及び投入口を有し，固定支持台の上部に配置されたホッパから成る廃棄物投入装置と；
前記固定支持台の中間に配置され，かつ前記固定支持台に固定ピンにより連結された油圧シリンダを備える反応炉回動装置と；
前記固定支持台の底部に配置され，炭化物排出管と，回収部，濾過網及び送風機から成る炭化物回収装置と
を含む請求項１記載のプラスチック廃棄物の熱分解油化システム。
【請求項３】
前記第１次熱分解槽は，
前記ガス排出管の両側端部に配置された回動ローラと，
前記ガス排出管の外面で，前記回動ローラ間に形成され，ガスを吸入する複数のガス吸込管と，
前記複数のガス吸込管とその内部空間に傾斜面を含む円筒状体と
を含む請求項１記載のプラスチック廃棄物の熱分解油化システム。
【請求項４】
前記加熱炉は，
内壁が耐火れんがにより形成された火室と；
前記火室の一側に備えられたバーナと；
水を収容する二重ジャケット体と；
前記二重ジャケット体の上下端部にそれぞれ備えられた水供給管及び配水管と；
前記二重ジャケット体の前記上端部に備えられ，前記火室と連結される炎路と；
前記加熱炉の前後面に形成されたドア及び補助ドアと
を含む請求項１記載のプラスチック廃棄物の熱分解油化システム。
【請求項５】
前記回動装置は，前記回動ガス管の外周面に取り付けられ，かつ，軸ブラケット間の中央部に取り付けられたチェーンギアを備え；前記チェーンギアはチェーンを介してモータにより駆動され；前記回動ガス管の一端は前記第1熱分解槽の前記ガス排出管と連結され，前記回動ガス管の他端は前記第２次熱分解槽の連結管と回動自在に連結されている請求項１記載のプラスチック廃棄物の熱分解油化システム。
【請求項６】
前記第２次熱分解槽は，気孔を有する複数の加熱板と，逆流防止装置を有する連結管と，残渣収容部と，前記残渣収容部の底部に形成された灰分除去バルブと，前記第２次熱分解槽の上部に形成された触媒段とを含む請求項１記載のプラスチック廃棄物の熱分解油化システム。
【請求項７】
前記複数のガス吸込管は，前記ガス排出管の外周面を貫通するように形成され，前記ガス吸込管の入口は，吸入率を最大に大きくする傾斜面として形成され，金属網を備える請求項３記載のプラスチック廃棄物の熱分解油化システム。
【請求項８】
前記第１次熱分解槽のガス排出管フランジの一側面に複数の連結ピンが突出形成され，前記ガス排出管フランジの他側面に複数のフック溝が形成されている請求項３記載のプラスチック廃棄物の熱分解油化システム。
【請求項９】
前記軸ブラケットは，前記回動ガス管を支持するための１対のブッシングを有する上下ブラケットとして形成され，前記上ブラケットの上面には潤滑油注入口が形成されている請求項５記載のプラスチック廃棄物の熱分解油化システム。
【請求項１０】
前記回動ガス管と前記連結管は，前記回動ガス管は自在に回動し得て，前記連結管は固定された位置に保持されるよう互いに連結され，オーリングと潤滑パッキングとが前記連結部の内部に形成されている請求項５記載のプラスチック廃棄物の熱分解油化システム。
【請求項１１】
前記回動ガス管は，
一端に形成された回動ガス管フランジと；
前記回動ガス管フランジの一側面に形成され，連結ピンが嵌入される複数のフック溝と；
前記回動ガス管フランジの外周面の上下部に形成されたリンクとを備え，
前記リンクの一端がヒンジピンに連結され，前記リンクの他端は油圧シリンダ及び掛止フックに連結されている請求項５記載のプラスチック廃棄物の熱分解油化システム。
【請求項１２】
廃プラスチック及び発泡スチロール廃棄物を含むプラスチック廃棄物を粉砕して前記プラスチック廃棄物をホッパに収容し；
第１次熱分解槽をクレーンで懸吊して反応炉回動装置に載せ，油圧シリンダにより前記第１次熱分解槽の位置を調節し；
前記ホッパに収容した前記プラスチック廃棄物を，投入口を介して前記第１次熱分解槽内に投入し；
前記第１次熱分解槽を前記クレーンで懸吊してレール上に配置されたキャリアに載せ，前記第１次熱分解槽を加熱炉内の火室に移送し，ドアを閉めてバーナで加熱しつつモータにより前記第１次熱分解槽を回転し；
前記第１次熱分解槽内の前記加熱炉を加熱することにより生成したガスをガス吸込管を介して第２次熱分解槽に移送し，前記第２次熱分解槽内の前記ガスを再熱分解し；
前記第２次熱分解槽内の再熱分解された前記ガスを凝縮して油を生成し；
前記油を油水分離フィルタを有する油水分離器で前記油から水を分離することを含む
プラスチック廃棄物の熱分解油化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，プラスチック廃棄物の熱分解油化システム及び方法に関し，より詳しくは，プラスチック廃棄物，発泡スチロール廃棄物などの産業廃棄物を加熱炉の熱分解槽により熱分解して生成されたガスを凝縮及び油水分離して油を生産できるようにしたものである。特に，本発明は，熱分解時に発生するガスを効率的に集めて油の生産性を向上して経済性を高めた油化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで，プラスチック廃棄物，発泡スチロール廃棄物や廃タイヤなどの産業廃棄物を熱分解する様々な油化システムが提案されている。
【０００３】
しかし，このような従来の熱分解システムの大部分は，配置費用及び運転費用に比べて油の生産量が少なく経済性が低いという問題点があり，産業上，実用化に成功していない。
【０００４】
例えば，大韓民国特許公告第１９９５-７０４８号の「廃棄物処理システム」は，廃棄物加熱炉を内部炉及び外部炉で構成し，内部炉は２重の内部中空軸及び外部中空軸を軸にして回転可能に配置する。上記内部中空軸及び外部中空軸の一側端は再処理回収部と接続され，該再処理回収部は，活性炭が内蔵された吸着槽と，中和剤が保管されたガス中和槽及び冷却室を順にパイプで接続して，内部炉で熱分解された廃棄物の熱分解ガスが上記の各部材を通過して濾過，中和及び冷却されるようにし，内部炉の外側に形成された外部炉は，下部に燃焼室を備え，上部にはジグザグ状の炎路が形成されると同時に，炎路の外壁には冷却水ジャケットが形成され，前記炎路は，ダクトにより吸着槽と接続され，吸着槽の一側には移送管を接続して，ガス中和槽を介して燃焼室から発生した燃焼ガスが濾過及び中和されて排出されるようにする。さらに，前記冷却室と燃焼室との間にはガス供給管が配置されており，濾過・中和及び冷却された熱分解ガスが燃料代用として燃焼室内部に供給されるようにした構成となっている。
【０００５】
このように大韓民国特許公告第１９９５-７０４８号は，熱分解された加熱ガスが外部中空軸に形成された複数の孔を介して再処理回収部に移動するように構成されているが，減速モータにより内部炉が回転することによって外部中空軸が回転して，孔に膜ができてガスが円滑に排出できず，油の生産量が低下するという問題点があった。
【０００６】
また，大韓民国特許第０４８６１５９号の「廃プラスチックの油化装置」は，ホッパに流入される粉砕されたプラスチック廃棄物をモータの回転力を利用して圧送する移送スクリューと，その移送スクリューにより圧送されたプラスチック廃棄物をバーナの加熱により前記プラスチック廃棄物から油分を含むガスを生成する反応炉と，前記油分を含むガスを冷却する冷却タワーと，第１次濾過装置と，これを脱臭及び脱色する触媒タワーと，第２次濾過装置とで構成された油化装置において，前記移送スクリューと反応炉との間は，前記粉砕されたプラスチック廃棄物を加熱して半溶融状態で前記反応炉に流入するように加熱する仮溶融装置で構成されている。しかし，前記特許は，仮溶融を行う過程で油の原料であるガスの一部損失が生じる問題点がある。すなわち，仮溶融する場合，発泡スチロール，ビニールなどのプラスチック廃棄物を仮溶融して圧縮する過程でガスが損失する。従って，油の生産性が低下するという問題点がある。
【０００７】
また，既存の廃棄物処理システムは，膨大な設備に比べて廃棄物を熱分解して生成されるガスの量が少なく，特に，熱分解されたガスを再処理するために分解されたガスを収集する効率が低く，従って，処理装置を稼動すればするほど損害が膨らみ，経済性が低いという問題点がある。現在，廃棄物処理システムに関する韓国特許庁に登録及び出願された発明が数百件にのぼるが，実際に稼動されている廃棄物処理システムは殆どない。つまり，現在まで出願及び登録された廃棄物処理システムの殆どが経済性が低いことが分かる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで，本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって，プラスチック廃棄物，発泡スチロール廃棄物などの産業廃棄物を加熱炉の熱分解槽により熱分解して生成されたガスを凝縮及び油水分離して精製油である油を抽出し，熱分解時に発生するガスを効率的に収集して油の生産性を向上して経済性を高めることを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的は，プラスチック廃棄物処理費用を減らすことにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は，埋立及び焼却処理することを避けることで，土壌汚染及び大気汚染による環境汚染を防止することにある。
【００１１】
さらに，本発明の他の目的としては，油輸入国におけるエネルギー源の輸入量を減らすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために，本発明の一実施形態である油抽出システムは，ホッパに収容されたプラスチック廃棄物を投入口を介して第１次熱分解槽（「反応炉」と称する）に投入する廃棄物投入装置と，投入されたプラスチック廃棄物を熱分解する第１次熱分解槽と，火室に積載された第１次熱分解槽を加熱するためのバーナと，二重ジャケットからなる加熱炉と，加熱炉の火室に積載した第１次熱分解槽を回転する回動装置と，第１次熱分解槽により生成されたガスを再び熱分解して炭化物と残渣とを分離する第２次熱分解槽と，第２次熱分解槽により分離されたガスを液体化するために凝縮して水と油の混合物を形成する凝縮器と，凝縮器により凝縮された水と油の混合物を水と油とに分離する油水分離器とで構成されている。
【００１３】
本発明の他の実施形態としての油化方法は，プラスチック廃棄物または発泡スチロール廃棄物などの産業廃棄物から効率的に油を生産する上記熱分解油化システムを利用するものである。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように，プラスチック廃棄物，発泡スチロール廃棄物などの産業廃棄物を熱分解して油を生産することにより，第１に，プラスチック廃棄物の廃棄処理費用を節減し，第２に，埋立及び焼却処理を避けることで土壌汚染及び大気汚染による環境汚染を防止する効果を有し，第３に，油輸入国にとってはエネルギー源の輸入量を減少し，第４に，第１次熱分解槽のガス吸込管の末端部を折曲して入口に傾斜面を形成し，生成されたガスを多量に吸入できるようにして，ガス吸入効率及び油抽出量を向上する効果がある。
本発明の前記及び他の目的，特徴及び利点は，下記の詳細な説明及び添付図面から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による熱分解油化システムの全体工程を示す。
【図２】本発明の一実施形態による廃棄物投入及び炭化物回収装置の構成図。
【図３】本発明の一実施形態による加熱炉内に位置する第１次熱分解槽の構成図。
【図４】図３における加熱炉の外部構成を示す側面図。
【図５】図３における加熱炉の内部構成を示す断面図。
【図６】図３の第１次熱分解槽を回動する回動装置の構成図。
【図７】図６の回動装置を支持する軸ブラケットの構成図。
【図８】図３の第１次熱分解槽により生成されたガスを再び熱分解する第２次熱分解槽の構成図。
【図９】図３の第１次熱分解槽を，レール上を移動させるためのキャリアの構成図。
【図１０】図３の第１次熱分解槽のガス排出管と図６の回動装置の回動ガス管の連結状態を示す図。
【図１１】本発明の一実施形態による熱分解工程を示すブロック図。
【図１２】図１１の熱分解工程をより詳細に示すブロック図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下，図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
図中，同一又は類似の部材については，同一の符号を用いている。本発明の主題を不明確にしないため，従来技術において，既知の構造又は工程に関する事項については，詳細な記述を省略している。
【００１８】
本発明の一実施形態であるプラスチック廃棄物の熱分解油化システムは，ホッパ１１に集められた廃棄物を投入する廃棄物投入装置１０及び，残渣炭化物を回収する炭化物回収装置１０'を，それぞれ有し；レール２５上を移動するキャリア２５'の上部に配置され，かつ，ガス排出管２２上の外面に連結される，廃棄物を熱分解する第１次熱分解槽２０と；第１次熱分解槽２０を受容可能に形成された火室と，第１次熱分解槽２０を加熱するバーナと，二重ジャケット体３１から成る加熱炉３０と；加熱炉３０の火室に配置され，回動ガス管４２に第１次熱分解槽２０を連結して，第１次熱分解槽２０を回転するための回動装置４０と；第１次熱分解槽２０により生成されたガスを回動ガス管４２を介して収容し，ガスを再熱分解して，ガスと炭化物粒子とを分離し，かつ，ガスと炭化物粒子の逆流を防止する第２次熱分解槽５０とを備え，第２次熱分解槽５０において熱分解されたガスを凝縮器６０により凝縮し，かつ，油水分離フィルタを有するガス分離器７０により油を抽出する。
【００１９】
前記廃棄物投入装置及び炭化物回収装置は，底部に油圧シリンダ１２ａ及び投入口１２ｂを有し，固定支持台１３の上部に配置されたホッパ１１から成る廃棄物投入装置と；；固定支持台１３の中間部に配置され，油圧シリンダ１７ａを備え，該油圧シリンダ１７ａは，固定ピン１７ｂにより支持されている反応炉回動装置１７と；固定支持台の下端部に取り付けられた炭化物排出管１４と，回収部１５ａ及び濾過網１５ｂ，送風機１６からなる炭化物回収装置１０'とを含む。
【００２０】
前記第１次熱分解槽２０は，ガス排出管２２の両側端部に回動ローラ（２３，２３'）を配置し，回動ローラ２３と回動ローラ２３'との間のガス排出管２２の外面に複数のガス吸込管２４が複数連結されて，生成されたガスを吸入できるようにし，複数のガス吸込管２４が内部に位置し，一側に傾斜面２１が形成された円筒形状に形成されている。
【００２１】
第１次熱分解槽２０のガス排出管フランジ２６の一側面に複数の連結ピン２６ａが突出形成され，ガス排出管フランジ２６の他側面の２つの縁部にフック溝２６ｂが形成されている。
【００２２】
複数のガス吸込管２４は，ガス排出管２２の外周面を貫通するように形成され，ガス吸込管２４の入口２４’は，吸入率を最大に大きくする傾斜面として形成され，金属網を備える。
【００２３】
好ましくは，前記加熱炉は，内壁が耐火れんが３４により形成された火室と；該火室の一側に備えられたバーナ３３と；水を収容する二重ジャケット体３１と；該二重ジャケット体３１の上下端部にそれぞれ備えられた水供給管３７ａ及び配水管３７ｂと；二重ジャケット体３１の上端部に備えられ，火室と連結される炎路３５と，前後面にそれぞれ形成されたドア３２ａと補助ドア３２ｂとを含む。
【００２４】
好ましくは，前記レール２５は，炭化物回収装置１０'から加熱炉３０の内部まで配置されている。
【００２５】
好ましくは，前記回動装置４０は，回動ガス管４２の外周面に取り付けられ，かつ，軸ブラケット４１及び４１'の間の中央部に取り付けられたチェーンギア４３を備え，該チェーンギア４３はチェーンを介してモータ４４により駆動され，回動ガス管４２の一端は第1熱分解槽２０のガス排出管２２と連結され，回動ガス管４２の他端は第２次熱分解槽５０の連結管４６と回動自在に連結されている。
【００２６】
好ましくは，軸ブラケット４１，４１'は，回動ガス管４２を支持するための１対のブッシング４１を有する上下ブラケットとして形成され，該上ブラケットの上面に潤滑油注入口が形成される。
【００２７】
好ましくは，回動ガス管４２は，一端に形成された回動ガス管フランジ４７と，回動ガス管フランジ４７の一側面に形成された，連結ピン２６ａが嵌入される複数のフック溝２６ｂと；回動ガス管フランジ４７の外周面の上下部に形成されたリンク４７ｂとを備え，リンク４７ｂの一端がヒンジピンに連結され，リンク４７ｂの他端は油圧シリンダ４７ｃの一端及び掛止フック４７ｄに連結されている。前記油圧シリンダ４７ｃの他端は，回動ガス管４２に連結されている。
【００２８】
前記回動ガス管４２と連結管４６は，回動ガス管４２は自在に回動し得て，連結管４６は固定された位置に保持されるよう互いに連結され，オーリング４８ａと潤滑パッキング４８とが連結部の内部に形成されている。
【００２９】
好ましくは，前記第２次熱分解槽５０は，気孔を有する複数の加熱板５１と，逆流防止装置５４を有する連結管４６と，残渣収容部５３と，該残渣収容部５３の底部に形成された灰分除去バルブ５２と，第２次熱分解槽５０の上部に形成された触媒段５５とを含む。第２次熱分解槽５０は，熱が損失するのを防止するために断熱材で被覆されている。
【００３０】
本発明の一実施形態であるプラスチック廃棄物の熱分解油化方法は，廃プラスチック及び発泡スチロール廃棄物を含むプラスチック廃棄物を粉砕して該プラスチック廃棄物をホッパに収容する工程と；第１次熱分解槽をクレーンで懸吊して反応炉回動装置に載せ，油圧シリンダにより第１次熱分解槽の位置を調節する工程と；ホッパに収容したプラスチック廃棄物を，投入口を介して第１次熱分解槽内に投入する工程と；第１次熱分解槽をクレーンで懸吊してレール上に配置されたキャリアに載せ，第１次熱分解槽を加熱炉内の火室に移送し，ドアを閉めてバーナで加熱しつつモータにより第１次熱分解槽を回転する工程と；第１次熱分解槽内の加熱炉を加熱することにより生成したガスをガス吸込管を介して第２次熱分解槽に移送し，第２次熱分解槽によりガスを再熱分解する工程と；第２次熱分解槽内の再熱分解されたガスを凝縮して油を生成する工程と；油を油水分離フィルタを有する油水分離器で水と油とに分離することを含む。
【００３１】
以下，本発明によるプラスチック廃棄物の熱分解油化方法を詳しく説明する。
【００３２】
第１段階：プラスチック廃棄物をホッパに収容
まず，プラスチック廃棄物を選別した後，粉砕し，廃棄物投入装置１０に配置されたホッパ１１に収容する。前記ホッパ１１にプラスチック廃棄物を収容する方法は，コンベヤベルトやスクリューを利用して行うことができる。また，ホッパ１１に収容されるプラスチック廃棄物は，前もって適当な粉砕装置により所定の大きさに粉砕される。前記ホッパ１１は，密閉型であって，エアーフィルタによりホコリの飛散を防止することができる。
【００３３】
第２段階：第１次熱分解槽にプラスチック廃棄物を投入
廃棄物投入装置１０のホッパ１１からプラスチック廃棄物を第１次熱分解槽２０内に投入する。
【００３４】
このとき，第１次熱分解槽２０は，レール２５に配置されたキャリア２５'に載せられて廃棄物投入装置１０の近くに移動された後，クレーンにより反応炉回動装置１７に載せられて，油圧シリンダ１７ａを利用して固定ピン１７ｂを軸に第１次熱分解槽２０を回転すると，第１次熱分解槽が垂直になり第１次熱分解槽の投入口がホッパに面した状態になる。前記第１次熱分解槽が垂直になれば，ホッパ１１の下端に配置された投入管１２ｂを第１次熱分解槽２０の投入口に嵌入してプラスチック廃棄物を投入する。
【００３５】
第３段階：第１次熱分解槽の加熱及び回動
前記廃棄物投入装置１０によりプラスチック廃棄物を第１次熱分解槽２０に投入した後，第１次熱分解槽を再びクレーンで懸吊してレール２５上のキャリア２５'に載せて引っ張る又は押すと，第１次熱分解槽は加熱炉内の火室に移動する。
【００３６】
第１次熱分解槽２０のガス排出管２２の一側端部は，加熱炉の一側に突出されて回動装置４０の回動ガス管４２と連結される。
【００３７】
即ち，第１次熱分解槽のガス排出管フランジ２６が回動装置４０の回動ガス管フランジ４７と密着すると同時に，ガス排出管フランジの一面に突出された連結ピン２６ａが回動ガス管フランジ４７の挿入溝４７ａに嵌入され，一端部がリンク４７ｂに連結された掛止フック４７ｄの他端部が，ガス排出管フランジ２６のフック溝２６ｂに引っかかった状態になる。
【００３８】
上記のように，ガス排出管フランジ２６のフック溝２６ｂに回動ガス管フランジ４７の掛止フック４７ｄが引っかかると，回動ガス管４２の外面に配置された油圧シリンダ４７ｃを動作させて，回転軸ガス管フランジ４７の外面上下に配置されたリンク４７ｂを引っ張り，ガス排出管フランジ２６が回動ガス管フランジ４７に密着される。リンク４７ｂが油圧シリンダ４７ｃまたはスプリングを使用することにより，掛止フック４７ｄがガス排出管フランジ２６を堅固に結合する状態を維持する。
【００３９】
また，第１次熱分解槽２０の炭化物を排出するために回動ガス管４２から分離する場合は，油圧シリンダを利用してリンク４７ｂを引くと，掛止フック４７ｄが解除されて，ガス排出管フランジ２６と回転軸ガス管フランジ４７とを分離することができるようになる。
【００４０】
プラスチック廃棄物が投入された第１次熱分解槽２０を加熱炉３０内の火室に移動した後，加熱炉３０のドア３２ａを閉め，外側に配置されたバーナ３３を動作して第１次熱分解槽２０を加熱する。
【００４１】
前記第１次熱分解槽２０をバーナ３３で加熱すると同時に，一側に連結された回動装置４０を回転し回動ガス管４２を介して，第１次熱分解槽２０が加熱炉３０内で回転する。
【００４２】
加熱炉３０内の火室に位置した第１次熱分解槽２０は，ガス排出管２２の両側端部に回動ローラ２３，２３'が配置され，ガス排出管２２の一側端は回動装置４０の回動ガス管４２と連結されている。
【００４３】
また，第１次熱分解槽２０には，回動ローラ２３と回動ローラ２３'との間の外面に複数のガス吸込管２４が連結されたガス排出管２２が挿設され，第１次熱分解槽２０は，その内面の一側に傾斜面２１が形成された円筒状体に形成され，密閉状態の内部にはプラスチック廃棄物が加熱により溶融分解されてガスが生成される。
【００４４】
前記第１次熱分解槽２０内で生成されたガスは，ガス排出管２２のガス吸込管２４を介して排出される。
【００４５】
前記ガス吸込管２４は，末端部が一側方向に折曲され，端部の入口２４'は傾斜面となり，ガスが吸入される断面積を最大に大きくしたものである。
【００４６】
また，ガス吸込管２４は，末端部が折曲され，ガス排出管２２を通じて回転し，多量のガスを吸入し，多量のガスをガス排出管２２を介して第２次熱分解槽５０に移送する。
【００４７】
前記ガス吸込管２４の入口には金属網が配置されており，炭化物の残渣物が流入するのを防ぎ，ガスのみ流入するようにする。
【００４８】
前記ガス吸込管の入口に配置された金属網がプラスチックの燃焼時に濃いすすによって詰まってしまうこともあるが，熱分解槽を加熱炉から取り出して洗浄することによって解決できる。
【００４９】
また，加熱炉３０は，内部に所定の空間からなる火室を有し，火室の内壁は熱に強い耐火れんが３４により形成される。
【００５０】
前記火室の外側にはバーナ３３が配置され，火室で回転する第１次熱分解槽２０を加熱する。
【００５１】
加熱炉３０の本体３１は，二重ジャケットから成り，内部に水が充填された状態であり，本体３１の上部表面には水供給管３７ａが形成され，下部表面に水排水管３７ｂが配置されて水をジャケットに供給し，ジャケット内の水を排水することができる。前記加熱炉３０の本体３１における二重ジャケットの断面形状は馬蹄形である。
【００５２】
また，加熱炉３０上端には火室と連通するように複数の炎路３５が備えられ，炎路にはフィルタが装着されて火室から排出される煙を放出する役割をする。このとき排出される煙は，プラスチック廃棄物の燃焼により発生するのではなく，バーナ３３を点火したときのガス燃焼によって発生する燃焼ガスである。
【００５３】
また，加熱炉の本体３１の上部表面に蒸気排出管３６ａが設けられ，ジャケットの水が加熱されることによって発生する蒸気を排出し，本体３１の上部表面には安全弁３６ｂが備えられ，蒸気が排出されずに蒸気圧が上昇し続けるときに，蒸気を自動的に排出する。
【００５４】
また，加熱炉３０には蒸気圧と加熱温度などをチェックするための各種計器が配置されるが，このような計器は，従来の加熱炉に配置するものと同じものを同様に配置して管理維持することができる。
【００５５】
また，加熱炉３０の後方には補助ドア３２ｂを配置し，必要時に加熱炉３０を管理維持することができる。
【００５６】
前記加熱炉のドア３２ａは，下端部にレール２５が配置された状態で開閉可能であり，火室の密閉を維持することができる。
【００５７】
前記加熱炉３０の火室に位置した第１次熱分解槽２０は，一側に連結した回動装置４０により回転し，回動装置４０には，軸ブラケット４１と軸ブラケット４１'との間に回動軸ガス管４２に取り付けられたチェーンギア４３が設けられ，このチェーンギア４３は，下端に配置されたモータ４４によってチェーンを介して回動装置４０を駆動する。前記回動装置は，チェーンギアではなく別の方法で駆動しても良い。
【００５８】
また，回動装置４０の回動ガス管４２と第２次熱分解槽５０を連結する連結管４６の連結部においては，オーリングと潤滑パッキングが設けられ，連結部の気密を維持し，連結管４６は回転せずに回動ガス管４２のみ回動して第１次熱分解槽２０を回転することができる。
【００５９】
第４段階：第２次熱分解槽により炭化物粒子と生成ガスを熱分解
第１次熱分解槽２０内でプラスチック廃棄物が加熱炉３０により加熱されて生成されたガスは，ガス吸込管２４に流入した後，ガス排出管２２を介して回動装置４０の回動ガス管４２，連結管４６を通って第２次熱分解槽５０に流入する。
【００６０】
このとき，連結管４６と第２次熱分解槽５０との間には逆流防止装置５４が設けられ，第２次熱分解槽５０に流入されたガスが逆流するのを防止する役割をする。
【００６１】
第１次熱分解槽２０により生成されたガスが第２次熱分解槽５０で再び加熱され，炭化物粒子（カーボンなど）と未分解残渣がガスから熱分解によって分離される。
【００６２】
第１次熱分解槽２０により生成されたガスは，炭化物と未分解の残渣が混合された状態であるので，移送管路が詰まる原因になり，また，生産される油の品質を低下させる要因になる。
【００６３】
前記第２次熱分解槽５０は，内部に複数の加熱板５１が所定の間隔で離隔配置され，下端部には灰分除去バルブ５２と残渣収容部５３が配置されており，第２次熱分解槽５０に流入したガスが内部に設けられた複数の加熱板５１により加熱分解され，炭化物と残渣は落下して残渣収容部５３に収集され，分解されたガスは分離されて送風機５６の吸入により凝縮器６０へ移動する。
【００６４】
前記残渣収容部５３に収集された灰分は後に廃棄される。
【００６５】
前記送風機５６は，第１次熱分解槽２０から第２次熱分解槽５０へ，第２次熱分解槽５０から凝縮器６０へ速かに移動するようにし，ガスの長期滞留によって膨脹して爆発するのを防止することができる。
【００６６】
ここで，第２次熱分解槽５０を管理するための各種計器や透視窓，ドレインバルブなどは，既知のものを使用することができる。
【００６７】
また，第２次熱分解槽５０の内部上部には触媒段５５が設けられており，分離されて上昇するガスに含まれている塩素ガス，硬化性の強いワックスなどを除去する役割をする。
【００６８】
また，触媒段５５は，プラスチック廃棄物の分解過程で生成される毒性ガスを中和して，後に生産される油の品質を向上する。
【００６９】
第５段階：ガス凝縮
前記第２次熱分解槽により炭化物及び残渣と分離されたガスは，送風機により凝縮器６０に流入した後，凝縮されて液体に変わる。
【００７０】
前記凝縮器６０は，通常の凝縮器６０と同様の機能と作用を有するものであり，ガスを液体に変えて油水分離器７０に移送する。このとき，凝縮されないガスは移送ラインを介してガス保存タンク８０に流入し，ガス保存タンクに流入したガスは，再び加熱炉３０のバーナ３３に供給されてバーナの熱源になる。
【００７１】
第６段階：油水分離
前記凝縮器により凝縮された液体状態の油は，再び油水分離器７０のフィルタにより精製された油と水とに分離されて油保存タンクに保存される。
【００７２】
前記油水分離器７０は，凝縮された精製油をフィルタにより油と水とに分離した後，水を別の回収槽に集めて廃棄できるようにし，精製された油は保存タンクに収容する。なお，凝縮器６０により分離されていないガスを再び分離して，ガス移送ラインを介してガス保存タンク８０に流入し，ガス保存タンク８０に流入したガスはバーナの熱源として供給する。
【００７３】
以下，本発明の一実施形態による熱分解油化システムについて図面を参照して詳細に説明する。
【００７４】
図１は，本発明による熱分解油化システムの全体的な構成を示す。
【００７５】
図１を参照すると，当該熱分解油化システムは，プラスチック廃棄物をホッパ１１に収容し，該プラスチック廃棄物を廃棄物投入装置１０内の投入管を介して第１次熱分解槽２０に投入する工程→反応炉の役割をする第１次熱分解槽２０内に投入された廃棄物を熱分解する工程→二重ジャケットからなる加熱炉３０の火室内の第１次熱分解槽２０をバーナ３３により加熱する工程→第１次熱分解槽２０を回動装置４０により回動する工程→第１次熱分解槽２０内で生成されたガスを熱分解して，第２次熱分解槽５０内でガスと炭化物と残渣とを分離する工程→再生油を生成するために，第２次熱分解槽５０内で分離されたガスを凝縮器６０内で凝縮する工程→油水分離器７０で，凝縮器６０内で凝縮された再生油から水と精製油とを分離する工程とから成る。
【００７６】
図２は，本発明の一実施形態による廃棄物投入装置及び炭化物回収装置を示す。
【００７７】
図２を参照すると，ホッパ１１に収容されたプラスチック廃棄物を底部の投入管２６を介して，クレーンにより反応炉回動装置１７に搭載された第１次熱分解槽２０に投入する。
【００７８】
また，第１次熱分解槽２０において，加熱燃焼してガスを生成した後，加熱炉のドア３２ａを開放して第１次熱分解槽２０を牽引すると，レール２５に載せられて廃棄物投入装置１０'の近くに移動する。
【００７９】
前記廃棄物回収装置１０'に近接した第１次熱分解槽２０は，油圧シリンダ１７ａを有する反応炉回動装置１７を利用して第１次熱分解槽２０を回動して，第１次熱分解槽２０内の加熱後に残った炭化物を炭化物回収装置１０'に回収する。
【００８０】
前記炭化物回収装置１０'は，上部には油圧シリンダにより作動する炭化物排出管１４が形成され，その下端にホッパ状の回収部１５ａを有し，回収部１５ａの下端には濾過網１５ｂが設けられて，炭化物に混合されている鉄，石などの異物を濾過する。前記濾過網１５ｂが配置された回収部１５ａの下端部は管で連結され，管の一側には送風機１６が配置されて，第１次熱分解槽２０の炭化物を吸入して炭化物回収部１５ａまで移送し，回収部に収容された炭化物は炭化物排出管を介して処理施設に排出される。このとき，第１次熱分解槽に内蔵された炭化物は，第１次熱分解槽の内面一側に形成された傾斜面２１により容易にスライドして排出される。
【００８１】
図３は，本発明の一実施形態による加熱炉内に位置する熱分解槽を示す構成図である。
【００８２】
図３を参照すると，ガス排出管２２の外面に複数のガス吸込管２４が連結され，この他，ガス排出管２２の外部には円筒状の第１次熱分解槽２０が形成され，第１次熱分解槽２０の内部一側には炭化物を容易に除去するために傾斜面２１が形成されている。
【００８３】
また，第１次熱分解槽２０が円滑に回動するために，ガス排出管２２の両側端部に回動ローラ２３，２３'が配置されている。前記回動ローラ２３，２３'は，加熱炉３０の火室に固定されるように配置され，第１次熱分解槽２０を空中に浮いた状態で支持することができる。
【００８４】
図４は，図３の加熱炉の外部構成を示す正面図である。
【００８５】
図４は，加熱炉の本体上部に２つの炎路３５と蒸気排出管３６ａ，安全弁３６ｂを備え，両側にドア３２ａと補助ドア３２ｂを取り付けた状態を示す。
【００８６】
図５は，図３の加熱炉の内部構成を示す側断面図である。
【００８７】
加熱炉３０の本体が二重ジャケットから成り，第１次熱分解槽２０が位置する火室の内壁は耐火れんが３４により形成され，火室の外側にはバーナ３３が配置されている。
【００８８】
図５を参照すると，前記バーナ３３は，運転開始時は別途貯蔵されたガスを供給して点火されるが，第１次熱分解槽が加熱されることによってガスが発生し，凝縮器で凝縮されてから残るガスが熱源として供給され，バーナを稼動することができるようになる。
【００８９】
前記加熱炉３０は，本体が二重ジャケットから成り水を収容できるようにし，水供給管及び排出管を備えており，上記のように，加熱炉を運転するために各種計器及び構成部品が取り付けられる。
【００９０】
図６は，図３の第１次熱分解槽を回動する回動装置の構成図である。
【００９１】
図６を参照すると，回動ガス管４２の一側端は第１次熱分解槽２０のガス排出管２２と連結され，他側端は第２次熱分解槽５０と連結された連結管４６と結合する。また，回動ガス管４２は，複数の軸ブラケット４１，４１'に支持され，軸ブラケットは下部に配置された支持台４５に固定される。
【００９２】
前記回動ガス管４２の中央部外面にはチェーンギア４３が配置され，該ギアの駆動は，下部に位置する支持台内に設けられたモータ４４により行われ，モータとチェーンギアはチェーンで連結され，モータ４４の駆動をチェーンギア４３に伝達する。
【００９３】
また，回動装置４０において，上部に回動装置カバー４９が設けられ，軸ブラケットとチェーンギアを雨水，雪などの外部環境から保護することができる。
【００９４】
前記第１次熱分解槽２０と連結される回動ガス管４２の一側端の回動ガス管フランジ４７は，一面に連結ピン２６ａが嵌入される複数の挿入溝４７ａが形成され，回動ガス管フランジ４７の外周面上下部にはリンク４７ｂの一側端部がヒンジピンにより連結され，リンクの他側端部には，油圧シリンダ４７ｃ及び掛止フック４７ｄが連結されている。
【００９５】
従って，第１次熱分解槽のガス排出管２２の一側端のガス排出管フランジ２６が回動装置の回動ガス管フランジ４７と密着対応すると同時に，ガス排出管フランジの一面に突出した連結ピン２６ａが回動ガス管フランジ４７の挿入溝４７ａに嵌入され，一端部がリンク４７ｂに連結された掛止フック４７ｄは，ガス排出管フランジ２６の一側面のフック溝２６ｂに引っかかった状態で回動ガス管４２の外周面に固定された油圧シリンダにより密着結合される。
【００９６】
図７は，図６の回動装置を支持する軸ブラケットを示す構成図である。
【００９７】
軸ブラケット４１，４１'は回動装置４０の支持台４５に固定されて回動ガス管４２を支持できるようにしたもので，回動ガス管４２がモータ４４の駆動による回転するとき，軸ブラケット４１，４１'により両側から支持されて動揺することなく滑らかに回転する。
【００９８】
図８は，図３の第１次熱分解槽により生成された分解ガスを再び分解する第２次熱分解槽の構成図である。
【００９９】
図８を参照すると，第２次熱分解槽５０は，垂直方向に円筒状の槽から成り，内槽の上部には触媒段５５が配置され，その中央部にはリング状の複数の加熱板５１が所定の間隔で配置されている。
【０１００】
加熱板５１の配置される間隔は，第２次熱分解槽５０の容量によって変わる。
【０１０１】
また，加熱板５１は，生成されたガスを熱分解するための適正温度を発生し，複数の孔が形成され，ガスは上昇し，炭化物と残渣は自体の比重のため下部の残渣収容部５３に落下する。残渣収容部の一側に配置された灰分除去バルブ５２により残渣収容部５３を開閉して，回収された残渣と炭化物を排出することができる。
【０１０２】
また，第２次熱分解槽５０と連結管４６との間には逆流防止装置５４が配置されており，流入されたガスが第２次熱分解槽５０で分離されて圧力差により第１次熱分解槽２０に逆流するのを防止する。
【０１０３】
前記触媒段５５は，第２次熱分解されたガスの性質を調整することにより，塩素ガスや硬化性の強いワックスなどを除去する役割をする。
【０１０４】
なお，プラスチック廃棄物は，熱分解する過程で毒性ガスを発生するが，これらを触媒段が改質，中和，除去することにより，生成される油の品質を向上する。
【０１０５】
また，上端に配置された送風機５６は，第２次熱分解槽５０により分離したガスを速かに凝縮器６０へ移送してガスが膨張するのを防止する。
【０１０６】
図９は，本発明による第１次熱分解槽をレールにより移動するためのキャリアを示す図である。
【０１０７】
図９を参照すると，本発明の移動レールにキャリア２５’を配置し，第１次熱分解槽をキャリア上部に取り付けることによって加熱炉に容易に引く又は押すことで入出できるようにするとともに，クレーンにより第１次熱分解槽２０を上昇し，或いは下降することで，キャリア上に簡単かつ容易に装着することができる。
【０１０８】
図１０は，図３の第１次熱分解槽のガス排出管と図６の回動装置の回動ガス管の連結状態図である。
【０１０９】
図１０を参照すると，本発明の第１次熱分解槽２０を加熱炉３０の火室に受容されると，ガス排出管４２の末端部が加熱炉３０の外部に突出し，回動ガス管４２と簡単かつ容易に連結することができる。
【０１１０】
図１１は，本発明の一実施形態による熱分解工程を示すブロック図である。
【０１１１】
図１１は，図１の熱分解油化システムのフローチャートを示している。
【０１１２】
図１２は，図１１の熱分解工程をより詳細に示したブロック図である。
【０１１３】
図１２の幾つかの工程は本明細書には記載されていない。
【０１１４】
上記の本発明は，産業全般において発生するプラスチック廃棄物を熱分解して油を生産するシステムを提供することにより，廃棄物処理は勿論，環境汚染を防止することができる。
【０１１５】
以下，上記の本発明の実施例について，油生産量による実験例を挙げて説明する。
【実施例】
【０１１６】
＊反応炉内の廃棄物を投入可能な体積；６．９４４ｍ３，
＊充填率：８０％
＊充填物投入物の重量が０．１００３×０．８×０．４５（比重）＝２．５トン（投入物の量）である場合，生産物の組成分析の結果は，油：６０％，ガス：２０％，炭化物（char）：１５％，水分：５％であった。
【０１１７】
この実験では水分と油が混合されており，後に油水分離器を利用して油を分離した。
【０１１８】
生産物の量は以下のとおり，計算される。
＊油：２．５トン×０．６÷０．８７（比重）＝１，７２４L
＊ガス：２．５トン×０．２＝５００kg
＊炭化物：２．５トン×０．１５＝３７５kg
＊水分：２．５トン×０．０５＝１２５kgである。
【０１１９】
この例によれば，廃棄物２．５トンから油１，７２４Lが生産され，効率性が非常に高いと判断される。
【０１２０】
上記のように油を生産するための本発明の経済性であるエネルギー収支は次のとおりである。
【０１２１】
＜廃棄物質＞
＊投入廃棄物の種類：廃タイヤ
＊１回投入量：２．５トン／batch（比重が適用された量）
＊生産物の組成
１）油：４５％〜５０％→適用値：５０％
２）ガス：１０％〜１５％→適用値：１５％
３）炭化物：２５％〜３０％→適用値：３０％
４）水分：５％〜８％→適用値：５％
＊生産物の量
１）油２．５トン／batch×０．５＝１．２５トン
１．２５トン×（１／０．８７×１，０００Ｌトン）＝１，４３７Ｌ（精製油基準）
２）ガス：２．５トン／batch×０．１５＝０．３７５トン
０．３７５トン×１，０００kg／トン＝３７５kg
３）char：２．５トン／batch×０．３＝０．７５トン
４）水分：２．５トン／batch×０．０５＝０．１２５トン
※０．８７は油生産物の比重である。
【０１２２】
＜バーナの消耗燃料量＞
＊バーナ規格
１）主バーナ：３２０，０００kcal／hr×２台
２）補助バーナ：８０，０００kcal／hr×２台
＊消耗総熱量算出８００，０００kcal／hr×２．５時間＝２，０００，０００kcal／batch
＊使用燃料量算出
１）バーナ運転時１時間当たりの軽油使用量：１２３．１Ｌ
２）バーナの稼働時間：２．５時間（１５０分）
３）反応時間による軽油使用量：１２３．１Ｌ×２．５hr＝３０７．７５L／batch
４）使用量に対する発熱量算出：３０７．７５L／hr×９，２００kcal／Ｌ（軽油の熱量＝１Ｌ当たり９，２００kcal）＝２，８３１，３００kcal／batch
【０１２３】
＜システムのエネルギー収支＞
＊発生ガスを軽油に替えて使用する場合のガスの総熱量算出
３７５kg／batch×１１，９００kcal／kg（発生ガスの熱量）＝４，４６２,５００kcal／batch
※発生ガスの熱量：（ブタンガスの熱量＋プロパンガスの熱量）／２（∵発生ガス⇒LPG）
＊システム１稼働時の必要熱量
１）バーナ規格による必要量：２，０００，０００kcal／batch
２）２．５時間稼働の使用燃料（軽油基準）による必要量：２，８３１，３００kcal／batch
＊余剰エネルギー
＊４６２，５００kcal／batch−２，８３１，３００kcal／batch＝１，６３１，２００kcal／batch（２．５時間稼働）
＊実際の工場運行時に回収ガスとして使用して残る１，６３１，２００kcal／batchは工場運行に使用されたものである。
【０１２４】
本発明の油化システムによれば，運転開始時に必要なエネルギーを消費した後は，本発明の油化システムにより生成されるガスを補充して運転することにより，油を生産するためのシステム稼動によるエネルギー消費を最大限に節減する効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
上記のように，プラスチック廃棄物，発泡スチロール廃棄物などの廃合成樹脂と廃タイヤを熱分解して油を抽出することにより，第１に，プラスチック廃棄物を再活用して廃棄物の処理費用を節減し，第２に，埋立及び焼却処理する必要がないので土壌汚染及び大気汚染による環境汚染を防止する効果を有し，第３に，油が不足する国にとっては輸入代替化が達成され，第４に，熱分解槽のガス吸込管の末端部を折曲して入口に傾斜面を形成して，生成されたガスを多量に吸入できるようにすることで，油生産効率を向上する効果がある。
【符号の説明】
【０１２６】
１０    廃棄物投入装置
１０'    炭化物回収装置
１１    ホッパ
１２ａ    油圧シリンダ
１２ｂ    投入管
１３    固定支持台
１４    炭化物排出管
１５ａ    回収部
１５ｂ    濾過網
１６    送風機
１７    反応炉回動装置
２０    第１次熱分解槽
２１    傾斜面
２２    ガス排出管
２３，２３'    回動ローラ
２４    ガス吸込管
２５    レール
２５'    キャリア
２６    ガス排出管フランジ
３０    加熱炉
３１    二重ジャケット体
３２ａ    ドア
３２ｂ    補助ドア
３３    バーナ
３４    耐火れんが
３５    炎路
４０    回動装置
４１，４１'    軸ブラケット
４２    回動ガス管
４３    チェーンギア
４４    モータ
４５    支持台
４６    連結管
４７    回動ガス管フランジ
５０    第２次熱分解槽
５１    加熱板
５２    灰分除去バルブ
５３    残渣収容部
５４    逆流防止装置
５５    触媒段
５６    送風機
６０    凝縮器
７０    油水分離器
【図１】
2010505021.tif 000003
【図２】
2010505021.tif 000004
【図３】
2010505021.tif 000005
【図４】
2010505021.tif 000006
【図５】
2010505021.tif 000007
【図６】
2010505021.tif 000008
【図７】
2010505021.tif 000009
【図８】
2010505021.tif 000010
【図９】
2010505021.tif 000011
【図１０】
2010505021.tif 000012
【図１１】
2010505021.tif 000013
【図１２】
2010505021.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月25日(2007.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010505021.tif 000015
【図２】
2010505021.tif 000016
【図３】
2010505021.tif 000017
【図４】
2010505021.tif 000018
【図５】
2010505021.tif 000019
【図６】
2010505021.tif 000020
【図７】
2010505021.tif 000021
【図８】
2010505021.tif 000022
【図９】
2010505021.tif 000023
【図１０】
2010505021.tif 000024
【図１１】
2010505021.tif 000025
【図１２】
2010505021.tif 000026
【国際調査報告】
2010505021.tif 000027
2010505021.tif 000028