(57)【要約】【課題】廃プラスチック材の分解処理装置の機器を、耐酸性にする負担をなくすために、加熱処理の際に生成してくる塩素ガスを、添加するナトリウムに結合させて塩（ＮａＣｌ）の形態として分離除去する際の、添加するナトリウムに対する塩素ガスの結合および添加する水に対する結合した塩（ＮａＣｌ）の溶解が効率的に行われるようにする。【解決手段】加熱炉１内には、廃プラスチック材とともに、水を供給し、かつ、ナトリウム系触媒を供給し、熱処理により加熱炉１内に廃プラスチック材中の塩化ビニールに起因して生じてくる塩素ガスを、ナトリウムガスと添加した水から生じる水蒸気ガスとに混和した状態として、気化ガス取出管４を介し冷却装置５に導き、温度降下によりナトリウムと塩素とを結合させ、冷却装置５による温度降下により凝縮してくる水に溶解させて、塩水として取り出す。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉１に、廃プラスチック材を投入し、加熱処理によりオイル成分の気化ガスと炭素の残渣とに分解し、気化ガスを気化ガス取出管４より抽き出して冷却装置５に導き冷却して液化し、油脂類に油化還元する廃プラスチック材の分解処理方法において、加熱炉１内には、供給する廃プラスチック材とともに、その廃プラスチック材の水洗の際に付着した程度の量の水を供給し、かつ、水酸化ナトリウム、重炭酸ナトリウム等のナトリウム系触媒を加熱炉１内に供給し、熱処理により加熱炉１内に廃プラスチック材中の塩化ビニールに起因して生じてくる塩素ガスを、ナトリウム系触媒から生じるナトリウムガスと添加した水から生じる水蒸気ガスとに混和した状態として、気化ガス取出管４を介し冷却装置５に導き、この間における温度降下によりナトリウムと塩素とを結合させ、冷却装置５によるさらなる温度降下により凝縮してくる水に溶解させて、塩水として取り出すことで塩素を分離除去することを特徴とする廃プラスチック材の分解処理方法。
【請求項２】
周壁１０の外周にヒーターａを装設し、それの外周を断熱材ｂにより被覆した加熱炉１と、廃プラスチック材を濡れた状態のまま加熱炉１内に供給可能とするフィーダー２と、ナトリウム系の触媒を加熱炉１内に供給する触媒フィーダー３と、加熱炉１内での廃プラスチック材の熱分解により生成してくる油脂成分のガスおよび水蒸気ガス等の気化ガスを加熱炉１内から抽き出す気化ガス取出管４と、気化ガス取出管４により取り出される気化ガスを冷却して、油脂分のガスと水分のガスとを凝縮させる冷却装置５とからなり、その冷却装置５には、熱交換器５１を気密に収蔵する冷却ボックス５０と、熱交換器５１による冷却により凝縮・液化してくる油脂分および水分を受けるよう前記ボックス５０内に設ける受器５３とを装備せしめ、その受器５３の底部に、油層と塩水層とに２層の分離して貯留される油脂と水とのうちの水を取り出す水排出管５５を接続し、それよりも上位に油脂を取り出す油排出管５４を接続したことを特徴とする廃プラスチック材の油化処理装置。
【請求項３】
加熱炉１の周壁１０を円筒状に形成し、内部に、軸芯線に沿う位置に設けた回転軸１２により回転して加熱炉１内の気化ガスおよび廃プラスチック材を撹拌する螺旋の回転翼よりなるアジテータ１３を装設したことを特徴とする請求項２記載の廃プラスチック材の分解処理装置。
【請求項４】
加熱炉１の周壁１０を円筒状に形成し、それの内壁面に、御影石の自然石のパネルまたは粉砕片またはそれのセラミックのパネルｍまたはキャスタブルを張り巡らせて、御影石の自然石がもつアルファー線、ガンマー線、ベーター線等の放射線が、加熱炉１内の廃プラスチック材の熱分解時に、ランダムに放出されるようにしたことを特徴とする請求項２記載の廃プラスチック材の油化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉内に廃プラスチック材を投入し、加熱処理により分解処理して再利用を可能とする物質に変換させる廃プラスチック材の分解処理手段についての改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の、廃プラスチック材を加熱処理により分解処理して再利用を可能とする物質に変換させる処理手段は、従前にあっては、廃プラスチック材を、加熱炉内に投入し、フタル酸ナトリウムやステアリン酸ソーダ等の分解促進剤の添加のもとに５００度Ｃ〜８００度Ｃの高温に加熱して、廃プラスチック材の分子構造を分解し溶融させて液化してくる油脂成分に生成し、これを分別精製することで再利用が可能なナフサ等の油脂に変換させ、このとき、生成してくる気化ガスは、廃プラスチック材に混在する塩化ビニールに起因して、その気化ガス中に含まれてくる塩素ガスを、加水により存在させる水蒸気と結合させて塩素水に合成することで捕集分離する処理を行って大気に放出するようにしている。
【０００３】
この手段は、有害なダイオキシンの発生を抑えるようにはなるが、ダイオキシン発生の起因となる塩素ガスを、添加した水分に結合させて塩素水として捕集し除去するようにしていることで、このとき生成してくる塩酸により設備・機器に腐蝕・損傷が生じてくることから耐酸処理を施さなければならない負担が大きい問題がある。
【０００４】
また、廃プラスチック材を種類別に選別して、塩素を含む塩化ビニールを取り除いて、塩素を含まない廃プラスチック材だけを加熱炉に投入して、加熱により分解処理する手段が行われている。しかし、この手段は、廃プラスチック材を種類別に選別するのが厄介な問題と、取り除いた塩化ビニールをどのように処理するのか、という問題がある。
【０００５】
また、塩化ビニールが混入している廃プラスチック材を、加熱炉内での熱処理により液化してくる油脂成分と気化ガスとに分解し、その気化ガス中に生じてくる塩素ガスを、添加するナトリウムによりＮａＣｌの形態に固定して、水に溶解させ、塩水として分離除去する手段が、本願の出願人により特開昭２００４−１６８８０６号公報として提起されている。
【０００６】
この手段には、廃プラスチック材に混入している塩化ビニール材に起因して加熱炉内に発生し油脂成分の気化ガスと共に気化ガス取出管により抽き出されて冷却装置に送り込まれてくる塩素ガスを、塩（ＮａＣｌ）として固定し、それを水に溶解させて塩水にして分離除去するために、気化ガス取出管内に、塩素ガスと結合させるためのナトリウムガスと、結合したＮａＣｌを溶解させるための水とを供給するのがむずかしい問題があり、また、送り込んだナトリウムのガスと塩素との結合および添加した水との結合の効率が悪く、冷却装置の器内に塩素ガスが存在するようになって、それが、冷却装置の器内に設けた受器から液化した油脂成分を取り出すときに器内のガス圧により噴出してくるようになる問題がある。
【特許文献１】特開２００４−１６８８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明において解決しようとする課題は、廃プラスチック材の分解処理装置の機器を、耐酸性にする負担をなくすために、加熱処理の際に生成してくる塩素ガスを、添加するナトリウムに結合させて塩（ＮａＣｌ）の形態とし、これを添加する水に溶解させて塩水として分離除去する際の、添加するナトリウムに対する塩素ガスの結合および添加する水に対する結合した塩（ＮａＣｌ）の溶解が効率的に行われるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するための本発明手段は、程々の試験を重ねて得られた知見に基づいて成されたものである。
【０００９】
加熱炉内に塩素ガスとして生成してくる塩素とナトリウムとの結合は、それらが互いに混ざり合っている状態にあることで効率的に行われるようになる。それには、加熱炉内の塩化ビニール材から発生して上昇してくる塩素ガスに対して、ナトリウムのガスが加熱炉内の天井部位に存在していて、これらが混ざり合いながら気化ガス取出管に流れていくようになればよい。そのようにするには、加熱炉内に対し廃プラスチック材を供給するときに、加熱によりナトリウムガスを発生させる水酸化ナトリウム、重炭酸ナトリウム等のナトリウム系の触媒を、廃プラスチック材と合わせて、または別に加熱炉内に供給するようにすればよいこと、そしてこのようにすることで、ナトリウムガスと混ざり合った塩素ガスが、気化ガス取出管を介し冷却装置に流れていくときに、２００度Ｃ程度の温度に降下したところで、塩素がナトリウムを選択してそれに結合するようナトリウムに優先して結合し塩（ＮａＣｌ）となることが判ってきた。さらに、加熱炉内に、供給する廃プラスチック材に対し重量比において１５〜２０％程度の水を供給しておくようにすれば、その水から加熱炉内において発生する水蒸気のガスが気化ガスと共に気化ガス取出管を経て冷却装置の器内に至り冷却器による冷却で水に凝結してくるときに、その凝縮してくる水にナトリウムと塩素とが結合して固定された塩（ＮａＣｌ）が溶解し、塩水となって、凝縮してくる油脂成分を受けるよう冷却装置の器内に設けておくトレーまたは受器の底に、油脂成分と２層に分離して貯留されてくるようになって、その受器の底に設けておく水排水管により取り出せるようになることが判ってきた。
【００１０】
そして、このことから、本発明においては、上述の課題を解決するための手段として、請求項１に記載したように、加熱炉に、廃プラスチック材を投入し、加熱処理によりオイル成分の気化ガスと炭素の残渣とに分解し、気化ガスを気化ガス取出管より抽き出して冷却装置に導き冷却して液化し、油脂類に油化還元する廃プラスチック材の分解処理方法において、加熱炉１内に供給する廃プラスチック材は、その廃プラスチック材の水洗により付着した程度の水を含ませた状態とし、かつ、水酸化ナトリウム、重炭酸ナトリウム等のナトリウム系触媒を混和した状態で加熱炉１内に供給し、熱処理により加熱炉１内に廃プラスチック材中の塩化ビニールに起因して生じてくる塩素ガスを、ナトリウム系触媒から生じるナトリウムガスと添加した水から生じる水蒸気ガスとに加熱炉内において混和した状態として、気化ガス取出管を介し冷却装置に導き、この間における温度降下によりナトリウム（Ｎａ）と塩素（Ｃｌ）とを結合させ、冷却装置によるさらなる温度降下により凝縮してくる水に溶解させて、塩水として取り出すことで塩素を分離除去することを特徴とする廃プラスチック材の分解処理方法、を提起するものである。
【００１１】
また、これに併せて、上述の本発明手段を実施する装置として、請求項２に記載したような、周壁の外周にヒーターを装設し、それの外周を断熱材により被覆した加熱炉と、廃プラスチック材を濡れた状態のまま加熱炉内に供給可能とするフィーダーと、ナトリウム系の触媒を加熱炉内に供給する触媒フィーダーと、加熱炉内での廃プラスチック材の熱分解により生成してくる油脂成分のガスおよび水蒸気ガス等の気化ガスを加熱炉内から抽き出す気化ガス取出管と、気化ガス取出管により取り出される気化ガスを冷却して、油脂分のガスと水分のガスとを凝縮させる冷却装置とからなり、その冷却装置には、熱交換器よりなる冷却器を気密に収蔵する冷却ボックスと、冷却器による冷却により凝縮・液化してくる油脂分および水分を受けるよう前記ボックス内に設ける受器とを装備せしめ、その受器の底部に、油層と塩水層とに２層の分離して貯留される油脂と水とのうちの水を取り出す水排出管を接続し、それよりも上位に油脂を取り出す油排出管を接続したことを特徴とする廃プラスチック材の油化処理装置、を提起するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による廃プラスチック材の分解処理手段は、廃プラスチック材を加熱炉内に投入して加熱処理により油脂成分に分解し、その気化ガスを冷却装置に導き冷却し液化して油脂類に油化還元する分解処理において、廃プラスチック材中の塩化ビニール材に起因して加熱炉内に生成してくる塩素ガスを、ナトリウムと結合させて塩（ＮａＣｌ）として固定し、これを水に溶解させて塩水の形態として分離除去するのに、加熱炉内には、重炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等のナトリウム系触媒を廃プラスチック材に混和して投入することで、ナトリウムのガスを存在させ、さらに、加水により加熱炉内に水蒸気ガスを存在させるようにしているのだから、塩素ガスとナトリウムガスと水蒸気ガスとが混ざりあった状態で気化ガスと共に気化ガス取出管を介し冷却装置に送り込まれていくときに、２００度付近に温度降下したところで、ナトリウムガスと塩素ガスとの分子間結合が効率的に行われ、さらに水蒸気ガスから復水してくる水に対する溶解が効率的に行われるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明手段において、加熱炉内に水を供給する手段は、水が加熱炉内に供給されるようになればよく、加熱炉内に廃プラスチック材をフィーダーにより供給するときに、その廃プラスチック材に水を添加しておくことで、このフィーダーを利用して行うようにしてよい。このときの添加する水の量は、廃プラスチック材に対し重量比において略２０％程度で充分である。この量の水は、廃プラスチック材を水洗いにより洗浄したときに、洗浄し終えた廃プラスチック材がそれの表面に水が付着して濡れた状態にあるときの付着した水の量程度でよい。
【００１４】
また、加熱炉内にナトリウム系の触媒を供給する触媒フィーダー３も、その触媒を加熱炉１内に供給するようになればよいものであり、前述の加水手段と同様に、廃プラスチック材を加熱炉１内に供給するフィーダー２の搬送路の途中または基端側に、触媒を送り込むようにして、フィーダー２が供給する廃プラスチック材に触媒が添加された状態となって加熱炉１内に供給されていくようにしてよい。
【００１５】
用いる触媒は、加熱炉１内に塩素ガスと結合させるナトリウムガスを存在させるためのもので、加熱によりナトリウムガスを発生させる水酸化ナトリウム、重炭酸ソーダ等を用いる。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明手段による廃プラスチック材の分解処理装置Ａの全体の正面図、図２は同上の左側面図、図３は同上の右側面図、図４は同上の一部縦断した正面展開図、図５は同上の加熱炉の縦断側面図、図６は同上の加熱炉の縦断正面図でで、これら図において、１は加熱炉で、この例においては軸線方向を左右方向とした円筒状に形成してあって、その筒状をなす周壁１０は、それの外周面にヒーターａが巻き付けられ、その外周に断熱材ｂが多層に巻き付けてあり、左右の側端はそれぞれ側壁１１・１１で閉塞してある。
【００１７】
ヒーターａは、加熱炉１内の温度を所定温度に保持させるための熱源となるもので、燃焼装置を用いたものでもよいものであるが、本発明手段においては、炉内の温度を、上限温度を５００度Ｃ程度に設定して２５０度Ｃ〜３５０度Ｃ程度の、従前手段に比して著しく低温に保持せしめて廃プラスチック材の分解処理を行わせることから、その炉内温度の制御を容易かつ確実なものとするために、電熱ヒーターを用いている。
【００１８】
また、周壁１０の内面および前記側壁１１・１１の内面には、御影石の天然石を成形したパネルまたは御影石の天然石を粉砕して耐火セメント・水を混和して焼成したセラミックのパネルｍまたはキャスタブルが全面に張り巡らせてある。
【００１９】
この加熱炉１は、図１〜図３に示しているように、サポート１ａにより機枠Ｆに固定して装架され、それの内腔の軸芯部位には、前記機枠Ｆに軸架した回転軸１２が左右に貫通するように配設され、それの周面には、図４に示すように、モーターＭ１の作動によって回転軸１２が駆動回転することで回動する螺旋状のアジテータ１３が取付けてある。
【００２０】
２は、この加熱炉１内に廃プラスチック材を供給するフィーダーで、ホッパー２０と、それの下口２１に接続する搬送筒２２と、その搬送筒２２内に軸架するスクリュー状のコンベア２３と、そのコンベア２３を駆動するモーターＭ２とからなり、ホッパー２０内に投入した廃プラスチック材を、モーターＭ２の駆動によるコンベア２３の作動で、搬送筒２２の先端側に向けて圧送し、その先端側に接続する接続筒２４を介し加熱炉１の一端側に設けた供給口１５に送り込むようにしてある。
【００２１】
このフィーダー２には、加熱炉１内に供給した廃プラスチック材の熱分解により生成される気化ガスの圧力が、逆流するように噴出してくるのを阻止するために、廃プラスチック材を圧送するコンベア２３の終端側に、回転バルブ状の繰出機構２５が設けられる。
【００２２】
また、このフィーダー２は、加熱炉１内に供給する廃プラスチック材が、水洗いして、水切りも乾燥も行わない濡れた状態でも送り込めるようにコンベア２３を構成してあって、濡れた状態の廃プラスチック材を供給することで加熱炉１内に加水する加水手段を兼ねたものとしている。
【００２３】
３は、加熱炉１内にナトリウム系の触媒を供給する触媒フィーダーで、ホッパー３０と、そのホッパー３０内に投入した触媒を所定の量に制御して切り出す定量繰出機構３１と、切り出す触媒を誘導する搬送筒３２とからなり、その搬送筒３２の下端側は、前述のフィーダー２の搬送筒２２の搬送方向における中間部位に接続させてあり、添加する触媒を、フィーダー２により供給される廃プラスチック材に混和させた状態で、その廃プラスチック材と共に加熱炉１内に送り込むようにしている。
【００２４】
４は、加熱炉１内に投入した廃プラスチック材から、加熱処理により分解して生成されてくる気化ガスを抽き出し冷却装置５に導く気化ガス取出管で、加熱炉１の内腔に連通する接続口４０は、図５に示しているように、周壁１０の軸芯位置を通る上下の中心線Ｘに対して略３０度程度の角度に偏る部位に開設してあり、これにより、加熱炉１の炉内の上部に、廃プラスチック材から生成される気化ガスと、廃プラスチック材から生成される気化ガスと、廃プラスチック材中に混在する塩化ビニール材から生成されてくる塩素ガスと、加熱炉１内に供給するナトリウム系の触媒から生成してくるナトリウムガスと、供給する水から生じてくる水蒸気ガスとが混ざり合った状態に保持せしめるための空間が形成されるようにしてある。
【００２５】
５は、この気化ガス取出管４で抽き出される気化ガスを冷却処理する冷却装置で、気密に形成した冷却ボックス５０と、それの内部に、配設したラジエータ状の熱交換器５１と、これに、循環させる冷凍機により冷却した冷却水を貯留する冷却水タンク５２と、そのタンク５２内の冷却水を循環させるポンプＰ１とにより構成してあって、それの冷却ボックス５０の内部で前記熱交換器５１の下方には、冷却により凝縮して油化してくる油脂成分を受ける受器５３がトレー状に形成して配設してあり、この受器５３の底部には、貯留された油脂成分を排出させる油排出管５４がバルブＶ１を介して接続し、その先に回収タンクｔ１が接続させてある。
【００２６】
この受器５３内には、加熱炉１内に供給した水から生成して気化ガスと共に気化ガス取出管４を経て冷却ボックス５０内に導かれてくる水蒸気から復水した水が、前述の油化した油脂成分と一緒に貯留される。
【００２７】
加熱炉１内に生成してくる塩素ガスと添加したナトリウム系の触媒から生成してくるナトリウムガスとは、高温の状態では殆ど反応して結合することはないが、気化ガス取出管４により冷却装置５内に導かれてくる間の温度降下により２００度Ｃ程度になってくると、互いに結合するように反応し始め塩（ＮａＣｌ）となって固定され、これが冷却装置３の冷却ボックス５０内において熱交換器５１により冷却されて凝縮してくる水に溶解して、塩水となって前述の受器５３内に貯留され、油脂成分とは二層に分離して下層に滞留する。そして、受器５３の底面側には、この下層の塩水を取り出す水排出管５５がバルブＶ２を介し接続し、それの下端側には塩水タンクｔ２が接続させてある。
【００２８】
６は、加熱炉１内に生成される主として炭素からなる残渣を排出する残渣排出装置で、加熱炉１の他端側の端部に設けた残渣排出口１４と、その排出口１４に接続させて設けた排出管６０と、その排出管６０に、前記残渣排出口１４を外部に対し密閉した状態として、そこに送られてくる残渣を強制的に送り出すように設けたバルブシッター状の残渣取出機構６１と、それの送出方向の下流側に接続させて設けた残渣取出ビン６２とからなり、前記残渣取出機構６１がモーターＭ３による駆動で作動することで、残渣を順次残渣取出ビン６２内に送り込むようにしてある。
【００２９】
残渣取出ビン６２は、この例においては、それの外周が、ウォータージャケットよりなる冷却器６３により囲われ、そこに、前述の冷却装置５の、冷却機により冷却される冷水タンク５２内の冷却水がポンプＰ２により循環して、残渣取出ビン６２内に回収される殆どが炭素の残渣を冷却し、かつ、気密に保持せしめておいて、その炭素よりなる残渣が空気と接触した状態での熱との相乗による粉塵爆発を起こすのを抑えるようにしてある。
【００３０】
この残渣を回収する残渣取出ビン６２は、それの底部に、冷却された残渣を排出する取出口６４が設けられるが、この取出口６４にも、残渣取出ビン６２内に生じてくる圧力が噴出するのを阻止するシャッター６５が開閉自在に設けられ、そのシャッター６５を開放して冷却された残渣を通常のコンベア６６により取り出すようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を実施せる廃プラスチック材の分解処理装置の全体の正面図である。
【図２】同上装置の左側面図である。
【図３】同上装置の右側面図である。
【図４】同上装置の一部縦断した展開図である。
【図５】同上装置の加熱炉の縦断側面図である。
【図６】同上装置の加熱炉の縦断正面図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ…廃プラスチック材の分解処理装置、Ｆ…機枠、Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３…モーター、Ｐ１・Ｐ２…ポンプ、Ｖ１・Ｖ２…バルブ、ａ…ヒーター、ｂ…断熱材、ｍ…セラミックのパネル、ｔ１…回収タンク、１…加熱炉、１ａ…サポート、１０…周壁、１１…側壁、１２…回転軸、１３…アジテータ、１４…残渣排出口、１５…供給口、２…フィーダー、２０…ホッパー、２１…下口、２２…搬送筒、２３…コンベア、２４…接続筒、２５…繰出機構、３…触媒フィーダー、３０…ホッパー、３１…定量繰出機構、３２…搬送筒、４…気化ガス取出管、４０…接続口、５…冷却装置、５０…冷却ボックス、５１…熱交換器、５２…冷却水タンク、５３…受器、５４…油排出管、５５…水排出管、６…残渣排出装置、６０…排出管、６１…残渣取出機構、６２…残渣取出ビン、６３…冷却器、６４…取出口、６５…シャッター、６６…コンベア。
【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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【図６】
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