(57)【要約】【課題】  ハロゲン系元素を含む使用済みオイルであっても、比較的低い圧力・温度の反応容器を用いて処理でき、しかも脱塩再生オイルの塩素含有率が低い廃油の燃料資源化装置及び方法を提供すること。【解決手段】  処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液とを所定割合で混合するオイル反応水混合手段１０と、このオイル反応水混合液をハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器に供給する高圧供給手段２０と、予めハロゲン離脱処理温度に維持された空間内を、前記オイル反応水混合液が前記ハロゲン離脱処理圧力で所定滞留時間の間滞留する空間形状を備える脱塩反応容器３０と、脱塩反応容器３０に対して前記ハロゲン離脱処理温度に維持する為の熱エネルギーを供給する熱供給手段４０と、脱塩反応容器３０で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する冷却型油分回収部５０とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象オイルと、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の少なくとも一方を含有する反応水とを、所定割合で混合するオイル反応水混合手段と、
このオイル反応水混合液をハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器に供給する高圧供給手段と、
予めハロゲン離脱処理温度に維持された空間内を、前記オイル反応水混合液が前記ハロゲン離脱処理圧力で所定滞留時間の間滞留する空間形状を備える前記脱塩反応容器と、
前記脱塩反応容器に対して前記ハロゲン離脱処理温度に維持する為の熱エネルギーを供給する熱供給手段と、
前記脱塩反応容器で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する冷却型油分回収部と、
を備える廃油の燃料資源化装置。
【請求項２】
さらに、前記冷却型油分回収部で回収された脱塩再生オイルを前記熱供給手段の燃料に使用する請求項１に記載の廃油の燃料資源化装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の廃油の燃料資源化装置において、
さらに、処理対象オイルに含有される金属の切粉や金属粉末を除去する金属除去手段を有し、
この金属成分が除去された処理対象オイルを前記オイル反応水混合手段に供給することを特徴とする廃油の燃料資源化装置。
【請求項４】
処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液とを所定割合で混合し、
このオイル反応水混合液をハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器に供給し、
前記オイル反応水混合液をハロゲン離脱処理温度に昇温し、
予めハロゲン離脱処理温度に維持された脱塩反応容器内を、前記オイル反応水混合液が前記ハロゲン離脱処理圧力で所定滞留時間の間滞留し、
前記脱塩反応容器で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する、
各工程を有する廃油の燃料資源化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、機械加工における切削加工や研削加工に用いられる切削油や、内燃機関のように回転運動や往復運動を行なう機械部品間での摩擦抵抗を低減するオイル等の再生処理に用いて好適な、廃油の燃料資源化装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用済みオイルは、例えば機械加工における切削加工や研削加工に用いられる切削油の使用後や、内燃機関のように回転運動や往復運動を行なう機械部品間での摩擦抵抗を低減するオイルの交換において発生する。ここで、切削油では刃物の寿命を延ばすために、塩素のようなハロゲン化合物が混入されている場合が多い。また、オイルの場合も機械部品の寿命を延ばすために、ハロゲン化合物が混入されている場合が多い。
【０００３】
そこで、現在において切削油やオイルの処理業者においては、使用済みオイルを燃料として再利用したり、あるいは廃棄物として焼却処理している。使用済みオイルの塩素混入比率は、例えば２０００ｐｐｍ程度である。このような高濃度の塩素を含有した使用済みオイルは、塩分を含む重油も燃料として使用可能なハロゲン対策を施した施設、例えば火力発電所、製紙工場、セメント工場、染物工場等で、燃料として用いることができる。
【０００４】
しかし、各地に分散配置している機械工場や自動車整備工場から排出される使用済みオイルを回収して、高濃度の塩素を含有した使用済みオイルを利用する需要者に配送することは、競業関係にある重油価格と回収した使用済みオイルの輸送費とを考慮すると、実用的でない。同様に、石油精製プラントのような大規模処理施設で、原油に代替するものとして使用済みオイルを利用することは、競業関係にある重油価格と回収した使用済みオイルの輸送費とを考慮すると、実用的でないという課題がある。
【０００５】
そこで、ハロゲン対策を施していない一般の燃焼施設で利用可能となる程度に、使用済みオイルから塩素などのハロゲン元素を除去することが考えられる。例えば、包装容器リサイクル協会の設定している炭化水素油の塩素含有率基準（例えば１００ｐｐｍ）まで、使用済みオイルの塩素含有率を低減させることが考えられる。しかし、容器リサイクル協会の規制対象とするプラスチック廃棄物から抽出される炭化水素油と比較すると、使用済みオイルは機械工場や自動車整備工場等の事業者から排出される関係で、事業者の責任において廃棄物処理されていたのが実情である。
【０００６】
ところで、本出願人はプラスチック廃棄物からの油分回収率が高いプラスチック油化装置及び方法を特許文献１で提案している。そして、プラスチック油化装置での再生炭化水素油に関する経験から、脱塩処理した使用済みオイルも原油と代替しうるものであると推察する。そして、近年のように原油価格が１バレル当たり５０米国ドル程度と、数年前の１０米国ドル程度と比較して数倍に高騰している状況では、無資源国である日本においては廃棄物処理・環境対策面のみならず、資源エネルギー対策としても重要性を増してきている。
【０００７】
さらに、京都議定書で二酸化炭素（ＣＯ２）の削減目標が設定されているが、使用済みオイルは高濃度のハロゲン元素を含有していた関係で、機械工場や自動車整備工場等の事業者から排出される使用済みオイルは、かなりの割合で廃棄物処理として焼却処理されていた為、二酸化炭素の消費として計算されていた。しかし、使用済みオイルから塩素などのハロゲン元素を除去して、燃料として再利用できるとすれば、焼却処理と比較して二酸化炭素の削減が達成されるという環境対策面での寄与も大きく、京都議定書での義務履行にも寄与する。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３０６９７４号
【特許文献２】特開２００３−３４７９４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、使用済みオイルは、容器リサイクル協会の規制対象とするプラスチック廃棄物と比較すると以下の点に特色がある。まず、使用済みオイルには、切削加工などに付随する金属の切粉や金属粉末が混入している。さらに、使用済みオイルには、切削加工などで刃物を冷却するため水分も混入している。
【００１０】
他方、特許文献２では、プラスチック廃棄物の分解油に対する脱塩処理と脱窒素処理を同時に処理する方法が提案されている。しかし、使用済みオイルにはハロゲン化合物が混入しているものの、窒素化合物が混入している可能性は小さい。プラスチック廃棄物中の窒素化合物は、例えばポリイミド樹脂や塩化ビニリデンとして含まれるものである。他方、例えば塩化ビニールやポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン系樹脂には、プラスチック廃棄物中には窒素化合物が含有されていないため、特許文献２に開示された脱塩処理と脱窒素処理を同時に処理する方法を適用するものではない。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するもので、ハロゲン系元素を含む使用済みオイルであっても、比較的低い圧力・温度の反応容器を用いて処理でき、しかも脱塩再生オイルの塩素含有率が低い廃油の燃料資源化装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する本発明の廃油の燃料資源化装置は、例えば図１に示すように、処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液とを所定割合で混合するオイル反応水混合手段１０と、このオイル反応水混合液をハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器３０に供給する高圧供給手段２０と、予めハロゲン離脱処理温度に維持された空間内を、オイル反応水混合液がハロゲン離脱処理圧力で所定滞留時間の間滞留する空間形状を備える脱塩反応容器３０と、脱塩反応容器３０に対してハロゲン離脱処理温度に維持する為の熱エネルギーを供給する熱供給手段４０と、脱塩反応容器３０で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する冷却型油分回収部５０とを備えている。
【００１３】
このように構成された装置においては、オイル反応水混合手段１０で、予め処理対象オイルと、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液とを所定割合で混合して、オイル反応水混合液を生成している。オイル反応水混合液は、脱塩反応容器３０に供給される前に混合されているので、脱塩処理前に処理対象オイルに対してアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液を最適な割合で混合できる。脱塩反応容器３０は、ハロゲン元素分離温度とハロゲン元素分離圧力に保持されて、オイル反応水混合液を脱ハロゲン処理しているので、オイル反応水混合液に含有されるハロゲン元素が大幅に減少する。ハロゲン元素分離温度は、典型的には温度２５０℃〜３７５℃、圧力８０気圧〜２００気圧の範囲に定めるとよい。典型的な滞留時間は、例えば３分ないし１５分程度である。高圧供給手段２０は、オイル反応水混合液を脱塩反応容器３０に供給する際に、ハロゲン元素分離圧力で供給して、脱塩反応容器３０内の反応条件を保持する。熱供給手段４０は、脱塩反応容器３０に対してハロゲン離脱処理温度に維持する為の熱エネルギーを供給して、脱塩反応容器３０内の反応条件を保持する。冷却型油分回収部５０は、脱塩反応容器３０で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する。
【００１４】
本発明の廃油の燃料資源化装置において、例えば図１に示すように、さらに、冷却型油分回収部５０で回収された脱塩再生オイルを熱供給手段４０の燃料に使用する構成とすると、脱塩反応容器の加熱用の燃料として脱塩再生オイルを利用でき、脱塩再生オイルの運搬費用が発生せずに再利用が円滑に進むと共に、運転コストの削減に寄与する。好ましくは、冷却型油分回収部５０で回収された脱塩再生オイルを貯蔵する脱塩再生オイル貯蔵部６０を設けると、脱塩再生オイルの生成量と熱供給手段４０の燃料消費量との需給バランスの調整が簡便に行える。
【００１５】
本発明の廃油の燃料資源化装置において、例えば図１に示すように、さらに、処理対象オイルに含有される金属の切粉や金属粉末を除去する金属除去手段１３を有し、この金属成分が除去された処理対象オイルをオイル反応水混合手段１０に供給する構成とすると、オイル反応水混合液に脱塩反応容器３０での脱塩処理に有害な金属が含有されず、またオイル反応水混合手段１０での処理対象オイルの均質性が増す。
【００１６】
上記目的を達成する本発明の廃油の燃料資源化方法は、例えば図３に示すように、処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液とを所定割合で混合し（Ｓ１０４）、このオイル反応水混合液をハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器３０に供給し（Ｓ１０６）、オイル反応水混合液をハロゲン離脱処理温度に昇温し（Ｓ１０８）、予めハロゲン離脱処理温度に維持された脱塩反応容器内を、前記オイル反応水混合液が前記ハロゲン離脱処理圧力で所定滞留時間の間滞留し（Ｓ１１０）、脱塩反応容器３０で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して（Ｓ１１２）、脱塩再生オイルを回収する（Ｓ１１４）工程を有している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の廃油の燃料資源化装置及び方法によれば、処理対象オイルを、オイル反応水混合手段でアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液と混合しているので、両者の混合割合を予め最適値に保ったオイル反応水混合液が得られる。また脱塩反応容器で、ハロゲン元素分離温度とハロゲン元素分離圧力に保持して、脱ハロゲン処理しているので、オイル反応水混合体に含有されるハロゲン元素が大幅に減少する。冷却型油分回収部では、脱塩反応容器で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１の実施の形態としての廃油の燃料資源化装置を説明する機能ブロック図である。図において、廃油の燃料資源化装置は、主要な構成要素としてオイル反応水混合手段１０、高圧供給手段２０、脱塩反応容器３０、熱供給手段４０、冷却型油分回収部５０を備えている。さらに、脱塩再生オイル貯蔵部６０、金属除去手段１３を含むと良い。
【００２０】
オイル反応水混合手段１０では、処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液とが所定割合で混合される。アルカリ金属類には、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等がある。また、アルカリ土類金属類には、例えばマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等がある。アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の化合物には、水酸化物、酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、塩基性炭酸塩、脂肪酸塩、リン酸塩、リン酸水素酸塩等がある。所定割合は、例えばアルカリ金属化合物としての０．０５Ｎないし０．５ＮのＮａＯＨ水溶液を、処理対象オイル１重量に対して２重量ないし０．５０重量用いるように定める。ここでアルカリ金属化合物の濃度を示すのに用いているＮは、１リットル当たり１グラム当量のアルカリ金属化合物が水溶液中に存在することを示す規定濃度で、モル濃度（ｍｏｌ／ｍ３）が計量法上の対応概念となっている。特に好ましいＮａＯＨ水溶液の濃度は、０．２Ｎないし０．４Ｎ（＝ｍｏｌ／リットル）であり、処理対象オイル１重量に対する使用量は１重量ないし０．５０重量である。
【００２１】
ここで、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液を処理対象オイルに所定割合で混合すると、水のみを処理対象オイルと混合する場合に比較して、より低いハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力でハロゲン離脱処理が行える。水の場合のハロゲン離脱処理反応は、典型的には水の臨界定数である、臨界温度３７４．２℃、臨界圧力２２．１２ＭＰａ付近で行う必要がある。水の場合のハロゲン離脱処理反応は、超臨界条件下で行う場合であって、例えば内容積４．０ｃｍ３の反応器を使用した回分式反応の場合、処理対象オイルの体積を無視すると、水１ｇ使用時における水の分圧は、例えば３７５℃では２２ＭＰａにほぼ等しくなり、４２５℃では３３ＭＰａになる。従って、脱塩反応容器３０でのハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力を低く維持しながら、所望のハロゲン離脱処理を確保するには、水のみではなくアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液を処理対象オイルに所定割合で混合するのが望ましい。
【００２２】
高圧供給手段２０は、このオイル反応水混合液をハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器３０に供給する。脱塩反応容器３０は、予めハロゲン離脱処理温度に維持された空間内を、オイル反応水混合液がハロゲン離脱処理圧力で所定滞留時間の間滞留する空間形状を備えている。脱塩反応容器３０では、改質反応としてのハロゲン離脱処理反応条件として、塩素を含有する処理対象オイルを密閉容器としての脱塩反応容器３０中、少なくとも２５０℃以上でｐＨが７以上のアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液（反応水）と接触させて、処理対象オイル中の塩素を反応水と反応させる。すなわち典型的な操業条件では、アルカリ金属としての０．２Ｎないし０．４ＮのＮａＯＨ水溶液を処理対象オイル１重量に対して１重量ないし０．５０重量用いる場合に、ハロゲン離脱処理温度は２５０℃ないし３７５℃、ハロゲン離脱処理圧力は８ＭＰａないし２０ＭＰａ（８０気圧〜２００気圧）、好ましくは１０ＭＰａないし１５ＭＰａ（１００気圧〜１５０気圧）、滞留時間は３分ないし１５分程度とする。特に好ましくは、ハロゲン離脱処理温度３２５℃、ハロゲン離脱処理圧力１４ＭＰａないし１４．５ＭＰａ、滞留時間は１０分とすると、ハロゲン離脱処理反応がほぼ完全に進行した状態に至る。
【００２３】
一般に、ハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力を高くすると、滞留時間を短くすると共にアルカリ金属化合物の混合割合を低くでき、逆にハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力を低くすると、滞留時間を長くすると共にアルカリ金属化合物の混合割合を高めることで、一定のハロゲン離脱処理が行える。そこで、脱塩反応容器３０の容量を大きくしてハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力を高くすると、滞留時間を短くできるので、単位容量当りのハロゲン離脱処理能力が高まる。他方、同じ脱塩反応容器３０の容量でも、ハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力を低くすると、高圧供給手段２０と熱供給手段４０の能力を抑えることができ、単位処理対象オイル当りのエネルギー消費が少なくてすむ。そこで、必要とされる処理対象オイル能力が定まると、操業費用と設備コストの総コストが最適化されるように、ハロゲン離脱処理温度・ハロゲン離脱処理圧力・滞留時間並びに反応水の混合割合を設計する。
【００２４】
脱塩反応容器３０中では、回分式反応器としてバッチ式で行っても良く、流通式充填層管型反応器として連続式で使用しても良い。バッチ式では、水を使用した密閉容器中高温下の反応となるため、脱塩反応容器内の圧力は上昇し、反応温度によって水の臨界条件に近い内圧である２０ＭＰａ付近まで上昇する。従って、回分式反応では、水の亜臨界条件下ないし超臨界条件下で反応が行われる。ここで、水の臨界条件とは気液共存状態をいい、水の分圧は水の飽和蒸気圧にほぼ等しくなる。連続式では、水の亜臨界条件下でハロゲン離脱処理反応が行われる。水の亜臨界条件下では、全圧が例えば水の飽和蒸気圧に０．５ＭＰａ加えたものとなるから、ハロゲン離脱処理反応はほぼ完全な液相反応となる。
【００２５】
熱供給手段４０は、脱塩反応容器３０に対してハロゲン離脱処理温度に維持する為の熱エネルギーを供給する。冷却型油分回収部５０は、脱塩反応容器３０で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収する。オイル反応水混合体は、ハロゲン離脱処理温度とハロゲン離脱処理圧力の雰囲気では、必ずしも液体相に限定されず、液体相や気体相の境界状態（臨界状態や亜臨界状態）にある。脱塩再生オイルは、オイル反応水混合体を冷却して液体化し、水分を除去したもので、油分についても多様な蒸発温度の成分が含まれている。
【００２６】
脱塩再生オイル貯蔵部６０は、冷却型油分回収部５０で回収された脱塩再生オイルを貯蔵する。ここでは、脱塩再生オイル貯蔵部６０に貯蔵された脱塩再生オイルは、熱供給手段４０での燃料使用に適する重質ナフサ・軽油・重油成分が含まれる。したがって、脱塩反応容器の加熱用の燃料として脱塩再生オイルを利用する構成とすると、脱塩再生オイルの運搬費用が発生せずに再利用が円滑に進むと共に、運転コストの削減に寄与する。
【００２７】
オイル精製部７０は、脱塩再生オイル貯蔵部６０に貯蔵された脱塩再生オイルを精製する施設である。ここで、精製とは、成分の沸点の差を利用して蒸留することをいい、石油製品では液化石油ガス、ガソリン、ナフサ、灯油、ジェット燃料油、軽油、潤滑油ベースオイル、重油、アスファルト等がある。石油精製では、蒸留プロセスとして常圧蒸留、減圧蒸留などがあり、化学反応を伴うプロセスには水素化脱硫、接触改質、接触分解などがある。例えば、軽質ナフサ（例えば沸点３０℃〜１００℃）、重質ナフサ（例えば沸点１００℃〜２００℃）、軽油（例えば沸点１８０℃〜３５０℃）、重油（例えば沸点３００℃以上）がある。オイル精製部７０は、石油化学プラントとして建設されるもので、設備投資額が高額になるため、大規模の脱塩再生オイル貯蔵部６０が建設される場合に付設するとよい。
【００２８】
金属除去手段１３は、処理対象オイルに含有される金属の切粉や金属粉末を除去するもので、例えば油分と金属との比重差を用いて分離する。金属除去手段１３で金属成分が除去された処理対象オイルをオイル反応水混合手段１０に供給すると、オイル反応水混合液の品質が安定化して、ハロゲン離脱処理が安定して行える。
【００２９】
次に、図２は本発明の第２の実施の形態としての廃油の燃料資源化装置の全体構成図で、図１の機能ブロック図を具体化したものであり、中小規模施設用なのでオイル精製部７０は設置していない形式を示している。図において、オイル反応水混合手段１０は、サクションタンク１１、合流バルブ１２、金属除去手段１３としての沈殿タンク１３ａ、分離槽１３ｂ、遠心分離機１４、返送ポンプ１５、調節バルブ１６、処理対象オイル中間タンク１７、オイル反応水混合タンク１８、反応水戻りタンク１９、アルカリ金属化合物タンク１９ｂ、調節バルブ１９ｃを有している。
【００３０】
サクションタンク１１は、機械工場や自動車整備工場等の事業者から排出される使用済みオイルを貯蔵する受入タンクである。沈殿タンク１３ａには、サクションタンク１１からの使用済みオイルと、遠心分離機１４から返送ポンプ１５と合流バルブ１２を経由して帰還される未処理オイルが送られる。分離槽１３ｂには、沈殿タンク１３ａで比重差によって沈降する大粒径や大きな形状の金属混合物や塵埃が貯えられる。処理対象オイル中間タンク１７には、遠心分離機１４で金属成分が除去された処理対象オイルが調節バルブ１６を経由して蓄えられる。好ましくは、調節バルブ１６に流量計を設けて、処理対象オイルの流量を測定するとよい。
【００３１】
反応水戻りタンク１９には、油水分離機５３で分離された処理後反応水（ＲＷＲ）が帰還されると共に、アルカリ金属化合物タンク１９ｂから水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）が供給される。オイル反応水混合タンク１８には、処理対象オイル中間タンク１７から処理対象オイルが送られ、反応水戻りタンク１９から反応水が調節バルブ１９ｃを経由して送られる。調節バルブ１９ｃの開度は、反応水戻りタンク１９のアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液としてＮａＯＨ水溶液の濃度と、中間タンク１７の処理対象オイル供給量に応じて、前記所定割合で混合されるように調節計（図示せず）で制御するのがよい。この場合、ＮａＯＨ水溶液の濃度は濃度計で測定しても良く、またアルカリ金属化合物タンク１９ｂからの水酸化ナトリウム供給量を用いてもよい。中間タンク１７の処理対象オイル供給量は、例えば流量計で測定するのがよい。
【００３２】
高圧供給手段２０には、入口管路２１、高圧ポンプ２２、リリースバルブ２３、出口管路２４を有している。入口管路２１には、オイル反応水混合タンク１８からオイル反応水混合液（ＯＳ）が供給される。出口管路２４では、入口管路２１から送られたオイル反応水混合液が高圧ポンプ２２によって昇圧されて、脱塩反応容器３０に送られる。リリースバルブ２３は、何らかの都合で出口管路２４が詰まったような場合や、脱塩反応容器３０で異常な高圧が進行してしまうのを防止するために、オイル反応水混合液を外気に逃がす緊急時用の安全装置である。
【００３３】
脱塩反応容器３０は、ベース３１、外部シェル３２、支持脚３３、過熱蒸気入口３４、蒸気出口３５、反応管路入口３６、媒体過熱用管路３７、内部シェル３８、フランジ出口３９を有している。ベース３１は、脱塩反応容器３０全体が固定される基盤で、好ましくは高圧ポンプ２２を共通に取付けてもよい。外部シェル３２は、内部をハロゲン離脱処理温度に維持するための高温・高圧に耐える鋼鉄製の円筒形容器で、支持脚３３によってベース３１に固定される。過熱蒸気入口３４は、熱供給手段４０から過熱蒸気（ＳｓＳ）が供給されるもので、ここでは外部シェル３２のベース３１側に設けられている。蒸気出口３５は、外部シェル３２で熱エネルギーを供給したため、温度が低下した蒸気を外部シェル３２から排出するもので、排出された蒸気（ＳｓＲ）は熱供給手段４０に帰還される。
【００３４】
反応管路入口３６は、外部シェル３２の頂部側に設けられたもので、高圧ポンプ２２でハロゲン離脱処理圧力に昇圧されたオイル反応水混合液が送られる。媒体過熱用管路３７は一端が反応管路入口３６に取付けられ、他端が内部シェル３８のベース３１側入口に取付けられたループ状の管路で、オイル反応水混合液を外部シェル３２内部に送られた過熱蒸気によって、ハロゲン離脱処理温度に昇温させる。オイル反応水混合液をハロゲン離脱処理温度に昇温させるために必要な熱交換時間を確保するために、例えば内部シェル３８の外周に沿って数回乃至数十回の巻数を有している。また熱交換を容易にするために、熱抵抗の低い銅等の金属を用いて管路が構成されている。なお、オイル反応水混合液では既にアルカリ金属化合物であるＮａＯＨ水溶液を含有しているので、媒体過熱用管路３７内でもハロゲン離脱処理反応が進行する。
【００３５】
内部シェル３８は、媒体過熱用管路３７でハロゲン離脱処理温度近くに昇温されたオイル反応水混合液の滞留時間を確保して、ハロゲン離脱処理反応を促進させる高温・高圧の反応空間である。内部シェル３８は、外部シェル３２の内側に位置しているので、脱塩反応容器３０全体としては、二重管構造或いはジャケット型反応容器になっている。内部シェル３８は、ベース３１側入口に媒体過熱用管路３７が取付けられ、頂部側出口にフランジ出口３９が取付けられている。
【００３６】
熱供給手段４０は、蒸気ボイラー４１、過熱炉４４、バーナー４５、蒸気回収タンク４６を有している。蒸気ボイラー４１は、上水や蒸気回収タンク４６で蒸気出口３５から回収した蒸気で加熱された温水を、内部のバーナーで加熱するもので、典型的には水の気化熱に必要な熱エネルギーを供給して、１０５℃ないし１５０℃程度の蒸気を生成する。
【００３７】
過熱炉４４は、蒸気ボイラー４１で生成された蒸気を過熱するもので、過熱蒸気（ＳｓＳ）の温度はハロゲン離脱処理温度である２５０℃ないし３７５℃を内部シェル３８に位置するオイル反応水混合液で確保するため、例えば３００℃ないし４００℃の蒸気に過熱している。バーナー４５は、過熱炉４４の過熱に用いるもので、好ましくは燃料として脱塩再生オイル貯蔵部６０で精製された脱塩再生オイルを用いる。蒸気回収タンク４６は、蒸気出口３５から排出された蒸気（ＳｓＲ）を帰還して、上水と熱交換して昇温して温水を蒸気ボイラー４１で使用するものである。好ましくは、蒸気回収タンク４６には、熱交換を用いるとよい。
【００３８】
冷却型油分回収部５０は、冷却器５１、冷却塔５２、油水分離機５３、計装盤５４、ポンプ５５、調節バルブ５６、オイル循環タンク５７を有している。冷却器５１は、フランジ出口３９から送られたオイル反応水混合体としてのオイル反応水混合液を、例えば数十℃程度まで冷却する。冷却塔５２は、冷却器５１で使用する冷却水を冷却して、冷却水の循環使用を行うもので、例えば水の気化熱を用いた空冷式が用いられる。油水分離機５３は、冷却器５１で冷却されたオイル反応水混合液を遠心分離機のような比重差を用いて油分と水分とを分離する。計装盤５４は、油水分離機５３の運転状態を監視するもので、調節計等の制御機器が収容されている。ポンプ５５は、冷却器５１で冷却されたオイル反応水混合液を油水分離機５３に送る流体機械である。調節バルブ５６は、油水分離機５３で分離された水分（ＲＷＲ）を反応水戻りタンク１９に戻す量を調整している。オイル循環タンク５７は、油水分離機５３で分離された脱塩再生オイルを蓄えるもので、併せて脱塩再生オイルに含有される水分を、水と油分の比重差を用いて塩再生オイルから除去している。なお、冷却器５１、油水分離機５３、オイル循環タンク５７は一台の場合を図示しているが、処理容量や油分回収率に応じて適宜の配置とすることができ、例えば２台以上直列に接続してもよく、また並列に接続してもよい。
【００３９】
脱塩再生オイル貯蔵部６０は、油分貯蔵タンク６１と貯油タンク６２を有している。油分貯蔵タンク６１は、オイル循環タンク５７に蓄えられた脱塩再生オイルを一時貯蔵するもので、好ましくは比重差によってアスファルト分やピッチ分を除去して、常温で液体である軽質油・重質油成分を含む脱塩再生オイルにする。原料が機械工場や自動車整備工場等の事業者から排出される使用済みオイルの場合には、排出量が季節変動して、バーナー４５の燃料消費に対して余剰となったり、不足する場合も考えられる。そこで、油分貯蔵タンク６１に供給される脱塩再生オイルについては、原則としてバーナー４５の燃料として循環使用する分について燃料用管路に供給する。他方、バーナー４５の燃料としては余剰となる分については、貯油タンク６２に貯蔵して、タンクローリ車等で他施設への運搬利用を可能とする。
【００４０】
このように構成された装置の動作を説明する。図３は、本発明の廃油の燃料資源化方法を説明するフローチャートで、ここでは廃油の高度化リサイクル方法として表示してある。まず、処理対象オイルに含有される金属の切粉や金属粉末を、金属除去手段１３によって除去する（Ｓ１０２）。そして、処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物（例えばＮａＯＨ）の水溶液とを所定割合で混合し（Ｓ１０４）、オイル反応水混合タンク１８に貯蔵する。この所定割合は、脱塩反応容器でのハロゲン離脱処理圧力・ハロゲン離脱処理温度・滞留時間に応じて、必要とするハロゲン離脱処理が行える値に定める。
【００４１】
このオイル反応水混合液を、高圧ポンプ２２を用いてハロゲン離脱処理圧力で脱塩反応容器３０に供給する（Ｓ１０６）。オイル反応水混合液は、脱塩反応容器３０に設けられた媒体過熱用管路３７でハロゲン離脱処理温度近くに昇温される（Ｓ１０８）。次にハロゲン離脱処理圧力・ハロゲン離脱処理温度に保持された内部シェル３８でのオイル反応水混合液の滞留時間を確保する（Ｓ１１０）。これにより、オイル反応水混合液におけるハロゲン離脱処理反応が促進される。
【００４２】
そして、冷却器５１と油水分離機５３を用いて、脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却する（Ｓ１１２）。そして、オイル循環タンク５７によって再利用可能な脱塩再生オイルを回収する（Ｓ１１４）。この際に、脱塩再生オイルに含まれる水分を除去するのがよい。そして、油分貯蔵タンク６１において、脱塩再生オイルをバーナー４５の燃料として使用し、余剰の脱塩再生オイルについては貯油タンク６２に貯蔵する（Ｓ１１６）。そして、貯油タンク６２に貯蔵された脱塩再生オイルは、各種の燃料や石油化学用原料として再利用できる（Ｓ１１８）。この再利用は、従前は焼却処理されていた処理対象オイルを脱塩再生オイルとして再利用するものなので、二酸化炭素の発生削減に寄与する。
【００４３】
なお、上記実施の形態においては、処理対象オイルとアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物（例えばＮａＯＨ）の水溶液とを所定割合で混合して、水のみと比較してハロゲン離脱処理圧力とハロゲン離脱処理温度を低く保持しながら、滞留時間を調整して必要とするハロゲン離脱処理を行う場合を示している。しかし、処理対象オイルに含まれる油分には多様な組み合わせが存在しており、また脱塩反応容器の操業条件の最適値も原油価格や電力価格の変動に応じて変動する。そこで、別途、総合計装管理システムを設けて、操業費用と設備コストの総コストが最適化されるように、ハロゲン離脱処理温度・ハロゲン離脱処理圧力・滞留時間並びに反応水の混合割合を随時調節できるようにしてもよい。
【００４４】
図４は総合計装管理システムを付設した廃油の燃料資源化装置を説明する機能ブロック図で、ここでは廃油の高度化リサイクルプラントとして表示してある。図において、廃油の高度化リサイクルプラントは、図１に示した廃油の燃料資源化装置と同様の機能ブロック図である。総合計装管理システム８０は、処理対象オイル入荷監視部８１、アルカリ金属含有反応水供給制御部８２、オイル反応水混合比率制御部８３、オイル反応水混合体滞留時間制御部８４、ハロゲン離脱処理圧力制御部８５、ハロゲン離脱処理温度制御部８６、残留ハロゲン検出部８７、脱塩再生オイル生産量検出部８８、油分冷却ユニット制御部８９を有している。総合計装管理システム８０は、プロセス用電子計算機のような情報処理機器と、温度計・圧力計・流量計・成分計などのセンサーと、弁開度コントローラのようなアクチュエータ機能を有する調節計とから構成されるものである。
【００４５】
処理対象オイル入荷監視部８１は、処理対象オイルの入荷状態を監視するもので、例えば搬入した処理対象オイルの重量や容積を、総合計装管理システム８０としてのプロセス用電子計算機に入力する。アルカリ金属含有反応水供給制御部８２は、処理対象オイルの入荷状態に応じて、反応水のアルカリ金属濃度を調整したり、オイル反応水混合手段１０の反応水供給量を調整する。例えば、図２の装置の場合では、処理対象オイル中間タンク１７から送られる処理対象オイルの量に応じて、調節バルブ１９ｃの弁開度を調節して、反応水戻りタンク１９からオイル反応水混合タンク１８に送る反応水の量を適切なオイル反応水混合比率となるように制御する。
【００４６】
オイル反応水混合比率制御部８３は、残留ハロゲン検出部８７や脱塩再生オイル生産量検出部８８で検出される脱塩再生オイルの性状に応じて、適切な品質の脱塩再生オイルが得られるように、オイル反応水混合タンク１８でのオイル反応水混合比率を調整する。すなわち、オイル反応水混合比率制御部８３は、処理対象オイル入荷監視部８１やアルカリ金属含有反応水供給制御部８２の設定値を調整して、入荷される処理対象オイルの性状に応じたアルカリ金属含有反応水を供給し、もって適切な品質の脱塩再生オイルを得るように、制御している。
【００４７】
オイル反応水混合体滞留時間制御部８４は、残留ハロゲン検出部８７や脱塩再生オイル生産量検出部８８で検出される脱塩再生オイルの性状に応じて、適切な品質の脱塩再生オイルが最適な生産速度で得られるように、脱塩反応容器３０でのオイル反応水混合液の供給量や高圧供給手段２０の供給圧力を定めている。ハロゲン離脱処理圧力制御部８５は、処理対象オイルの入荷状態や処理される脱塩再生オイルの性状に応じて、適切な品質の脱塩再生オイルが最適な生産速度で得られるように、脱塩反応容器３０内のハロゲン離脱処理圧力や高圧供給手段２０の供給圧力を制御している。ハロゲン離脱処理温度制御部８６は、処理対象オイルの入荷状態や処理される脱塩再生オイルの性状に応じて、適切な品質の脱塩再生オイルが最適な生産速度で得られるように、脱塩反応容器３０でのハロゲン離脱処理温度や熱供給手段４０の供給熱エネルギーを制御している。脱塩反応容器３０内では、温度と圧力の相互干渉があり、またハロゲン離脱処理反応速度が滞留時間にも影響するため、オイル反応水混合体滞留時間制御部８４、ハロゲン離脱処理圧力制御部８５、ハロゲン離脱処理温度制御部８６は、相互干渉の影響を考慮してそれぞれの制御を行っている。
【００４８】
残留ハロゲン検出部８７は、冷却型油分回収部５０で処理された脱塩再生オイルの残留ハロゲンを検出する検出器で、例えば残留塩素濃度検出計が用いられる。脱塩再生オイル生産量検出部８８は、冷却型油分回収部５０で処理された脱塩再生オイルの生産量を計測する計器で、例えば管路での流量を測定する流量計や、タンク内での液位を計測するレベル計や圧力計が使用される。油分冷却ユニット制御部８９は、冷却型油分回収部５０の冷却機能の制御を行うものである。例えば、図２の装置の場合では、冷却器５１と冷却塔５２の制御に必要な流量制御や温度制御を行う。好ましくは、油分冷却ユニット制御部８９の追加的機能として、計装盤５４との通信機能により油水分離機５３の運転状態を監視してもよく、またポンプ５５、調節バルブ５６、オイル循環タンク５７等を総合的に制御してもよい。
【００４９】
以上説明したように、本発明によれば、冷却型油分回収部では、脱塩反応容器で脱塩処理されたオイル反応水混合体を冷却して、脱塩再生オイルを回収することができる。すると、使用済みオイルから塩素などのハロゲン元素を除去して、燃料として再利用でき、焼却処理と比較して二酸化炭素の削減が達成され、京都議定書での義務履行にも寄与するとう環境面での効果が大きい。
【００５０】
また、処理対象オイルを、オイル反応水混合手段でアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の水溶液と混合しているので、脱塩反応容器内におけるハロゲン元素分離温度とハロゲン元素分離圧力を、水の臨界状態ないし亜臨界状態を利用して脱ハロゲン処理する場合に比較して、より低い温度・圧力で脱ハロゲン処理できる。すると、脱塩反応容器の耐圧容器としての設計・製造が容易になり、脱塩再生オイルの価格競争力が燃料油と比較して遜色ないものとなり、廃油の燃料資源化装置の利用促進が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての廃油の燃料資源化装置を説明する機能ブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態としての廃油の燃料資源化装置の全体構成図である。
【図３】本発明の廃油の燃料資源化方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施の形態としての総合計装管理システムを付設した廃油の燃料資源化装置を説明する機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  オイル反応水混合手段
１３  金属除去手段
２０  高圧供給手段
３０  脱塩反応容器
４０  熱供給手段
５０  冷却型油分回収部
６０  脱塩再生オイル貯蔵部
７０  油分精製部
８０  総合計装管理システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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