(57)【要約】【課題】塩素含有量が少なく、かつ数十ミクロン程度の微細な固形燃料を容易に製造することができる製造方法および製造装置の提供【解決手段】樹脂含有廃棄物の熱分解槽、熱分解槽から抜き出した分解油を貯留する分解油槽、分解油槽から導入した分解油を不活性ガスによって噴射する噴射手段、噴射手段に不活性ガスを導入する手段、噴射手段を設けた水槽、水槽に接続した分離槽を備え、樹脂廃棄物の熱分解によって生じた分解油を噴射手段に導いて不活性ガスによって水槽に向かって噴射し、不活性ガスないし冷却水に接触させて冷却した後に、冷却水を分離槽に導いて固形粉末を冷却水から分離し回収することを特徴とする固形粉末燃料の製造方法および製造装置。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂含有廃棄物の熱分解によって生じた分解油を不活性ガスで噴射することによって分解油を固形粉末化することを特徴とする固形粉末燃料の製造方法。
【請求項２】
樹脂含有廃棄物の熱分解によって生じた分解油を不活性ガスで噴射し、水中に吹き込むことによって分解油の粉末化と脱塩を行う請求項１の製造方法。
【請求項３】
油温１５０℃〜３００℃で粘度２００〜１０００cpの分解油を、不活性ガス温度２０〜１５０℃、水温２０〜８０℃の条件下で不活性ガスによって噴射し、水中に吹き込むことによって、塩素含有量５５０ppm以下および平均粒径２００μm以下の微細な脱塩固形粉末燃料を製造する請求項２の製造方法。
【請求項４】
樹脂含有廃棄物の熱分解槽、熱分解槽から抜き出した分解油を貯留する分解油槽、分解油槽から導入した分解油を不活性ガスによって噴射する噴射手段、噴射手段に不活性ガスを導入する手段、噴射手段を設けた水槽、水槽に接続した分離槽を備え、樹脂廃棄物の熱分解によって生じた分解油を噴射手段に導いて不活性ガスによって水槽に向かって噴射し、不活性ガスないし冷却水に接触させて冷却した後に、冷却水を分離槽に導いて固形粉末を冷却水から分離し回収することを特徴とする固形粉末燃料の製造装置。
【請求項５】
密閉した水槽を用い、この水槽の上部に噴射手段が設けられており、水槽上部の噴射室を不活性ガス雰囲気に調整し、噴射された不活性ガスを噴射室から抜き出して噴射手段に循環する請求項４の製造装置。
【請求項６】
分離槽に接続した塩素除去槽を備え、水槽および分離槽および塩素除去槽とに通じる循環路を備え、分離槽において固形粉末と分離した冷却水を塩素除去槽に導いて塩素を除去した後に循環路を通じて水槽に戻し再利用する請求項４または５の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック類やシュレッダーダストなどの樹脂含有廃棄物の熱分解によって生じた分解油から固形粉末燃料を製造する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃プラスチック類を熱分解して燃料油を回収する再資源化処理方法が従来から実施されている。具体的には、例えば、廃プラスチック類を加熱溶融する工程、溶融プラスチックを更に加熱分解して分解ガスを生成させる工程、分解ガスを分離凝縮させる工程を経て軽質油および重質油を回収し、さらに、これらの一部を混合して加熱溶融工程に戻し、溶融プラスチックの粘性を低く抑えて溶融を進めるなどの処理方法が知られている（特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
一方、廃プラスチック類を加熱分解して塩素分を揮発させて除去すると共に、分解残留物を冷却固化し、ペレット化または粉砕して固形燃料にする処理方法が知られている（特許文献３）。また、廃プラスチック類を加熱分解した際に生じるタール分などをブロック化して固形燃料にする処理方法も知られている（特許文献４）
【特許文献１】特開平１１−１３８１２５号公報
【特許文献２】特開平１１−１４０４５９号公報
【特許文献３】特開２０００−１９１８２６号公報
【特許文献４】特開平７−３１６５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の処理方法では、廃プラスチック類の加熱分解によって塩素分を揮発させて除去する一方、揮発性成分をガス化して軽質油として回収し、残留した重質分解油成分を冷却固化して粉砕し、あるいはペレット化して固形燃料にしているが、このような粉砕による方法では粒子径が微細な微粉状の固形燃料を得るのが難しく、粉砕工程の負担が大きい。また、一般的な機械的粉砕方式では摩擦熱によって粉砕物の軟化や溶融を生じるために微粉化できなくなるなどの問題がある。さらに、廃プラスチック類の熱分解によって有機質塩素は分解されて揮発するが、この脱塩工程で生じた無機塩素が熱分解油に含まれるので、この無機塩素を除去することが望まれる。
【０００５】
本発明は、従来の処理方法における上記問題を解決したものであり、廃プラスチック類の加熱分解によって生じた残留重質分解油（以下、分解油と云う）を冷却固化して粉砕するのではなく、ガスアトマイズ法を利用して固形微粉化することによって数十ミクロン程度の微細な固形燃料を容易に製造することができ、かつ分解油に含まれる無機塩素を固形化と共に除去することができる製造方法および製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば以下の固形粉末燃料の製造方法が提供される。
（１）樹脂含有廃棄物の熱分解によって生じた分解油を不活性ガスで噴射することによって分解油を固形粉末化することを特徴とする固形粉末燃料の製造方法。
（２）樹脂含有廃棄物の熱分解によって生じた分解油を不活性ガスで噴射し、水中に吹き込むことによって分解油の粉末化と脱塩を行う上記(1)の製造方法。
（３）油温１５０℃〜３００℃で粘度２００〜１０００cpの分解油を、不活性ガス温度２０〜１５０℃、水温２０〜８０℃の条件下で不活性ガスによって噴射し、水中に吹き込むことによって、塩素含有量５５０ppm以下および平均粒径２００μm以下の微細な脱塩固形粉末燃料を製造する上記(2)の製造方法。
【０００７】
さらに本発明によれば以下の固形粉末燃料の製造装置が提供される。
（４）樹脂含有廃棄物の熱分解槽、熱分解槽から抜き出した分解油を貯留する分解油槽、分解油槽から導入した分解油を不活性ガスによって噴射する噴射手段、噴射手段に不活性ガスを導入する手段、噴射手段を設けた水槽、水槽に接続した分離槽を備え、樹脂廃棄物の熱分解によって生じた分解油を噴射手段に導いて不活性ガスによって水槽に向かって噴射し、不活性ガスないし冷却水に接触させて冷却した後に、冷却水を分離槽に導いて固形粉末を冷却水から分離し回収することを特徴とする固形粉末燃料の製造装置。
（５）密閉した水槽を用い、この水槽の上部に噴射手段が設けられており、水槽上部の噴射室を不活性ガス雰囲気に調整し、噴射された不活性ガスを噴射室から抜き出して噴射手段に循環する上記(4)の製造装置。
（６）分離槽に接続した塩素除去槽を備え、水槽および分離槽および塩素除去槽とに通じる循環路を備え、分離槽において固形粉末と分離した冷却水を塩素除去槽に導いて塩素を除去した後に循環路を通じて水槽に戻し再利用する上記(4)または(5)の製造装置。
【０００８】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の製造方法は、樹脂含有廃棄物の熱分解によって生じた分解油を不活性ガスで噴射することによって分解油を固形粉末化することを特徴とする固形粉末燃料の製造方法であり、好ましくは、上記分解油を冷却水に向かって不活性ガスで噴射し、不活性ガスないし冷却水に接触させて冷却することによって分解油の固形粉末化と脱塩を行う製造方法である。
【０００９】
熱分解の原料となる樹脂含有廃棄物としては、例えば、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥ、ＰＶＤＣ、ＰＶＣ、ＰＥＴなどの各種プラスチック類、アクリル系、ポリアクリレート系、ポリカーボネート系などの合成繊維類、ウレタン類、その他の樹脂類などであり、あるいはシュレッダーダストなどのように樹脂成分と無機添加物が混在した廃棄物を含む。
【００１０】
樹脂含有廃棄物の熱分解によって生じた分解油としては、熱分解によって生じた塩化水素を含む揮発成分を除去したもの、あるいは揮発成分を含むもの、軽質油または重質油、あるいは軽質油と重質油が混合したものなど各種性状のものを用いることができる。この分解油の一例として、廃プラスチック類などの樹脂含有廃棄物を油中で熱分解し、この熱分解の際に含有塩素分を分解して揮発させると共に軽質有機成分の分解をできるだけ抑制して回収した分解油を用いることができる。この分解油は熱分解で生じた溶融液油の密度を指標とし、好ましくは密度と粘度を指標とし、上記廃棄物を熱分解して含有塩素を揮発除去すると共に有機揮発分の生成を抑制した溶融液油にする溶融分解工程と、溶融液油をさらに熱分解して分解油に改質する改質調整工程とを経て得ることができる。
【００１１】
上記廃棄物の熱分解において、溶融液油および分解油の密度は、溶融分解工程と改質調整工程とを一段階で行う場合には、加熱温度を３２０〜４２０℃、溶融液油の密度を３００kg/m3以上〜７００kg/m3以下に制御すると良い。また、溶融分解工程と改質調整工程を二段階で行う場合には、溶融分解工程の加熱温度を２５０〜３５０℃、溶融液油の密度を４００kg/m3以上〜７００kg/m3以下に制御し、改質調整工程の加熱温度を３５０〜４２０℃、分解油の密度を３００kg/m3以上〜６００kg/m3以下に制御するのが好ましい。
【００１２】
密度と共に粘度を制御する場合には、上記一段階処理において溶融液油の粘度を３００c.p以下に制御するのが好ましい。また、二段階処理においては溶融分解工程の溶融液油の粘度を６００c.p以下とし、改質調整工程の分解油の粘度を３００c.p以下に制御するとよい。
【００１３】
上記熱分解によって生成した分解油は熱分解の処理温度下では密度および粘性が低く、優れた流動性を有するが、油温の低下に伴って流動性が低下し、１００℃以下に冷却すると固化するので、本発明はこれらの分解油について、液状を保つ温度下に維持し、この液状分解油を不活性ガスによって噴射し、微細化すると共に冷却固化し、微細な固形粉末燃料を製造する。なお、低沸点成分の揮発を抑制した熱分解によって得た分解油は流動性が良いので、噴射ノズルの目詰まり等を生じることなく、比較的低い圧力で噴射することができる。
【００１４】
具体的には、例えば、油温を１５０℃〜３００℃に維持し、粘度２００〜１０００cpの分解油を不活性ガス温度２０〜１５０℃、水温２０〜８０℃の条件下で不活性ガスによって噴射し、水中に吹き込むことによって微細化すると共に冷却固化する。分解油の粘度が上記範囲よりも低すぎると噴射による微細固形化が不十分になる場合があり、一方、分解油の粘度が高すぎると噴射ノズルの目詰まり等を生じる。好ましくは、上記油温で粘度３００〜６００cpの分解油を用いると良い。
【００１５】
不活性ガスの噴射圧力および温度は分解油の粘度等に応じて適切な圧力範囲に調整すればよい。例えば、粘度３００〜６００cpの分解油に対して、圧力１〜３ＭPa、ガス流量１５〜５０kg/minの不活性ガスを用いると良い。また、不活性ガスの温度は２０〜１５０℃であれば良い。このようなガスアトマイズによって例えば平均粒径２００μm以下の微細な固形粉末燃料を得ることができる。なお、不活性ガスの噴射圧力が低すぎると微細化が不十分になり、高すぎると噴射手段や水槽に無駄な負担がかかる。また不活性ガスの温度が低すぎると分解油が固化し、微細化が不十分になる。また不活性ガスの温度が高すぎると冷却が不十分になる。
【００１６】
水中に向かって噴射された分解油の液滴ないし微粒子は不活性ガスないし冷却水に接触させて冷却し固化する。冷却水の水温は液滴等の温度によるが、例えば約２０〜８０℃程度であれば良い。この水温が高すぎると冷却ないし固形化が不十分になる。また、噴射された分解油の液滴ないし微粒子は水中で含有塩素分が溶出し、脱塩される。このとき、液体ないし微粒子は微細であるので表面積が大きく、従って塩素分の溶出が効率よく進む。
【００１７】
樹脂含有廃棄物にアルカリ金属やアルカリ土類金属、鉛、亜鉛などの無機物が混在すると樹脂成分の熱分解によって生じた塩化水素の一部が無機物と反応して塩化物を形成し、分解油に残留する。このアルカリ金属塩化物やアルカリ土類金属塩化物、塩化鉛、塩化亜鉛は上記冷却水に溶出し、塩素含有量の少ない固形粉末燃料を得ることができる。具体的には、例えば、塩素含有量５５０ppm以下、好ましくは４００ppm以下、さらに好ましくは２００pm以下の脱塩固形粉末燃料を得ることができる。
【００１８】
冷却水に接触して冷却固化した分解油の微細粒子は冷却水の水面付近に浮遊するので、これを分離して回収し、一方、冷却水に含まれる塩素分はイオン交換樹脂や膜などによって捕集し、あるいは沈澱化して冷却水から分離する。この無機塩素分の除去によって冷却水中の塩素の蓄積を防止する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の上記製造方法は、廃プラスチック類などの樹脂含有廃棄物の熱分解によって生じた分解油を不活性ガスによって噴射するガスアトマイズを利用して微粉化し、冷却固化するので、数十ミクロン程度の微細な固形燃料を容易に製造することができる。また、この水槽に向かって噴射することによって噴射した液滴ないし微粒子を不活性ガスないし冷却水に接触させて冷却すると同時に脱塩することができる。この液滴ないし微粒子は極めて微細であり、表面積が大きいので含有塩素分が容易に水中に溶出し、脱塩効果が良く、塩素含有量の極めて少ない固形微粉末燃料を容易に得ることができる。さらに、本発明の上記製造方法は、分解油の噴射後は常圧下で固形粉末の分離回収および脱塩処理を行うことができる。従って、これらの処理が簡単であり、処理系にかかる負担が少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の製造方法を実施する装置構成の具体例を図１に示す。図示する本発明の製造装置は、樹脂含有廃棄物の熱分解槽１０、この熱分解槽１０から抜き出した分解油を貯留する分解油槽１１、この分解油槽１１から導入した分解油を不活性ガスによって噴射する手段１２、噴射手段１２に不活性ガスを導入する手段１３、噴射手段１２を設けた水槽１４、水槽１４に接続した分離槽１５を備えている。
【００２１】
図示する装置では、密閉した水槽１４を用い、この水槽１４の天井部分に上記噴射手段１２が設けられており、水槽１４の上部が噴射室１８になっている。この噴射室１８は不活性ガス雰囲気に調整され、噴射された不活性ガスは噴射室１８から抜き出され、ガス循環路手段１３を通じて噴射手段１２に循環され、この間に冷却器１９によって適温に冷却される。また、分離槽１５にはその外周に冷却ジャケットが設けられている。さらに、分離槽１５には塩素除去槽１６が接続しており、水槽１４および分離槽１５および塩素除去槽１６とを通じる循環路１７が形成されている。
【００２２】
上記製造装置において、樹脂廃棄物の熱分解によって生じた分解油は噴射手段１２に導いて不活性ガスによって水槽内に噴射される。噴射された不活性ガスは噴射室から抜き出され、冷却された後に噴射手段に戻され、再利用される。一方、噴射された液滴ないし微粒子は噴射雰囲気および冷却水に接触して冷却固化し、固化した微粉末が冷却水面付近に浮遊する。これを分離槽１５に導いて浮遊する固形粉末をオーバフローさせて回収する一方、槽底から冷却水を抜き出して塩素除去槽１６に導き、ここで水中に溶存する塩素分をイオン交換樹脂や膜によって捕集し、あるいは沈澱化して除去する。この塩素を除去した冷却水は循環濾１７を通じて水槽１４に戻して再利用する。冷却水の循環および冷却水と固形粉末の分離、脱塩処理は常圧下で行うことができる。
【実施例】
【００２３】
図１に示す装置を用い、不活性ガスとして窒素ガスを用い、表１の条件に従って、分解油を処理し固形化粉末燃料を得た。この結果を製造条件と共に表１に示した。表１に示すように、No.１〜No.１０の条件下で、平均粒径２０〜２００μmの固形粉末燃料が得られた。この固形粉末燃料の無機塩素残留量は１２０〜５２０ppmであり、原料の分解油に含まれる無機塩素の８５％以上が除去されている。また、窒素ガスの噴射圧を高め、または分解油と窒素ガスの流量比が低くなると、得られる固形粉末粒子のサイズが小さくなり、脱塩効果も高くなる。さらに、分解油の温度が高いと粘度が低くなるので、得られる固形粉末粒子のサイズが小さくなり、脱塩効果も高くなる。一方、比較例に示すように、冷却水の温度が高いと、噴射された微粒子が凝集して団塊を形成し易くなり、固形粉末粒子が大きくなり、脱塩効果も大幅に低下する。
【００２４】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る固形化燃料の製造装置の概念図
【符号の説明】
【００２６】
１０−熱分解槽、１１−分解油槽、１２−噴射手段、１３−ガス循環手段、１４−水槽、１５−分離槽、１６−塩素除去槽、１７−循環路、１８−噴射室、１９−冷却器
【図１】
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