(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部で廃棄プラスチックを分解する反応管と、該反応管を取り囲む管状の炉壁面により形成される加熱路を有する加熱用炉とを備え、前記加熱炉内部を流れる熱風により反応管を加熱するようになっている廃棄プラスチックの分解装置において、管状とされた前記加熱路の形状は、他の部分よりも高温とすべき反応管の部位に対応する位置では、その断面積が他よりも小さくなるようにされていることを特徴とする廃棄プラスチックの分解装置。
【請求項２】
他の部分よりも高温とすべき反応管の部位に対応する加熱路の炉壁面に邪魔板を設けることで、その位置における加熱路の断面積が他よりも小さくされている請求項１記載の廃棄プラスチックの分解装置。
【請求項３】
邪魔板は、加熱路の炉壁面上をその長手方向に沿って移動可能になっている請求項２に記載の廃棄プラスチックの分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄プラスチックを分解し、燃料油や燃料ガスなどとして回収するための装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
近年、廃棄物処理をいかに行うかということが非常に重要な問題となっている。特に、廃棄プラスチックは、焼却を行うと高温を発し焼却炉を傷めるので、処理の難しい廃棄物としてその処理方法が模索されている。ところで、廃棄プラスチックの多くは、熱処理を行うことにより液相ポリマー化し、更にはポリエチレンやポリスチレンなどのような燃料油や燃料ガスとして回収可能なものである。廃棄物からこれら有用なものを回収できるのは、廃棄物処理の手段として最良であるため、廃棄プラスチックから燃料油や燃料ガスを妥当なコストで回収しうる装置の開発が望まれている。
【０００３】
このような観点より廃棄プラスチックの分解装置に関する様々な研究が行われており、種々の装置が提案されている。その一例として、廃棄プラスチックの分解をその内部で行う反応器を管状の反応管としたものがある。このタイプの廃棄プラスチックの分解装置では、反応管の内部にスクリューコンベアを内蔵させるのが一般的であり、反応管内部で廃棄プラスチック又はその溶融ポリマーを搬送しながら、廃棄プラスチックの分解処理を行うようになっている。
【０００４】
本願出願人は、このような廃棄プラスチックの分解装置に基づき研究を重ね、反応管を取り囲む加熱用炉の内部形状を反応管に沿う管状にすると共に、加熱用炉内部に熱風を通すことにより反応管の加熱を行うようにすることによって、加熱用炉内部における加熱効率を向上させる技術を先に開発した。この技術は、廃棄プラスチックの分解装置を実用化するに当たって最大の課題となるランニングコストが高いという不具合を解消することにより、この装置を実用的なものに近づけられる価値ある技術である。
【０００５】
ところで、上記のコスト高という不具合が生じる理由は、例えば、廃棄プラスチック分解装置自体及び分解処理に必要な燃料費が高いこと、廃棄プラスチックの分解過程において大量のカーボンが発生することによって分解反応の制御が困難になり、適切な連続運転が達成できないこと、更に得られる最終製品の成分を一定にするのが難しく、その商品価値を高くしずらいことなどである。このうち、廃棄プラスチック分解装置自体及び分解処理に必要な燃料費が高いことについては、本願出願人が開発した上記技術により対応できるが、他の問題については更なる改良の余地がある。
【０００６】
【解決すべき課題】
そこで、本発明は、その内部で廃棄プラスチックを分解する管状の反応管と、該反応管を取り囲む管状の加熱路を有する加熱用炉とを備え、該加熱用炉内部を流れる熱風により反応管を加熱するようにした廃棄プラスチックの分解装置を改良することによって、該分解装置を更に実用的なものにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本出願人の知見によれば、分解処理の際における上記カーボンは、廃棄プラスチックを溶融させた液相ポリマー中で発生した気化成分を過加熱することにより発生する。従って、カーボンの発生を抑制するには、液相ポリマー内で生じた気化成分を液相ポリマーから速やかに分離すると共に、気化成分の過加熱が生じないような適切な温度管理を行う必要がある。また、所望の成分の最終製品を得るには、その原料たる廃棄プラスチックの種類を適切に選択することに加えて、温度の管理を正確に行う必要がある。従って、上記の課題を解決するためには、廃棄プラスチックの分解処理を行うに当たり、その分解の工程に応じた適切な温度となるように、加熱用炉の各部位ごとに正確な温度制御を行う必要がある。
【０００８】
本発明では、加熱用炉の内部形状、即ち加熱路の形状を適切に変化させることで熱風の流速を適宜変化させ、これによって加熱用炉の各部分についての温度制御を行うようにしている。つまり、本発明は、単位面積を通過する熱風の量を変化させることによって単位面積当たりを通過する熱量を変化させ、これにより加熱用炉の各部分について所望の温度変化を生じさせるものである。即ち、本願発明の廃棄プラスチック分解装置では、その内部で廃棄プラスチックを分解する反応管と、該反応管を取り囲む管状の炉壁面により形成される加熱路を有する加熱用炉とを備え、前記加熱炉内部を流れる熱風により反応管を加熱するようになっている廃棄プラスチックの分解装置を基本としつつ、管状とされた前記加熱路の形状を、他の部分よりも高温とすべき反応管の部位に対応する位置では、その断面積が他よりも小さくなるように変化させるようにしている。
【０００９】
本発明では、上記のような極めて簡単な構造で、廃棄プラスチックの分解における正確な温度管理を実現する。この発明は、加熱用炉における管状の加熱路内部に新たなバーナーを設ける必要がなく、また従来からある廃棄プラスチック分解装置への適用が簡単な点で、コスト面でも優れている。尚、本願発明は、廃棄プラスチックの全処理工程を管状の反応管内部で行う廃棄プラスチック分解装置のみならず、その一部の分解工程のみを反応管内で行うような分解装置にも適用することができる。
【００１０】
本発明では、上記のように、その管状の炉内部における断面積について適切な変化を設ける必要がある。この断面積変化は、どのようにして設けても良いが、例えば、加熱用炉を構成する断熱材の厚みを反応路の場所によって変化させることによって断面積変化を生じさせることができる。また、加熱路の炉壁面に邪魔板を設けることでその位置における加熱用炉内部の断面積を他よりも小さくすることができる。また、炉壁面に邪魔板を設ける場合には、該邪魔板が加熱路炉壁面上をその長手方向に沿って移動できるようになっているのが好ましい。このようにすれば、所望の最終製品や、原料たる廃棄プラスチックの種類に応じて、加熱用炉内に生じさせる温度変化を修正できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図1により本発明による廃棄プラスチック分解装置の一実施形態を説明する。この廃棄プラスチックの分解装置は３個の反応器１ａ、１ｂ、１ｃを備えており、反応器１ａと反応器１ｂ、及び反応器１ｂと反応器１ｃのそれぞれは、接続部２ｄ、２ｅにより接続されている。そしてこれら反応器１ａ、１ｂ、１ｃ及び接続部２ｄ、２ｅが一連となって、反応管３を形成している。この実施形態における接続部２ｄ、２ｅは、その内部を液相ポリマーが自然流下するようなものになっているが、その内部で液相ポリマーを強制流下させるようなものとしてもよい。
【００１２】
各反応器１ａ、１ｂ、１ｃの内部には、搬送手段としてのスクリューコンベア４ａ、４ｂ、４ｃが設けられている。このスクリューコンベア４ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれ駆動手段５ａ、５ｂ、５ｃに接続されている。また、各反応器１ａ、１ｂ、１ｃの上方と及び接続部２ｄ、２ｅの側方とにはそれぞれ、ガス抜き口６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅが設けられている。また、反応管３の最も上流部分にあたる最上段の反応器１ａの一端には、供給口７が設けられており、反応管３の最も下流部分にあたる最下段の反応器１ｃの一端には排出口８が設けられている。
【００１３】
また、反応管３の外側には、反応管３の外周面に沿って形成された蛇行の加熱路９をその内部に有する断熱材からなる加熱用炉１０が設けられている。また、この加熱用炉１０は、各反応器１ａ、１ｂ、１ｃの上面を覆うように形成されている。上記供給口７の下側には、反応器１ａ、１ｂ、１ｃに沿って蛇行する加熱路９全体を、その全長に渡って加熱できるバーナー１１が設けられている。バーナー９によって生じる熱風は、加熱路９内を反応管３に沿って進み、これにより反応管３を加熱する。一方、反応器１ｃの下方には、補助バーナー１２が設けられている。また、各反応器１ａ、１ｂ、１ｃに対応する部分の蛇行加熱用炉９路壁面には、加熱用炉の長手方向に沿って、（図中では左右方向に）移動可能とした邪魔板１３ａ、１３ｂ、１３ｃがそれぞれ設けられている。
【００１４】
次に、この廃棄プラスチック分解装置の動作を説明する。分解すべき廃棄プラスチックは、反応管３の最も上流側に設けられた供給口７から反応器１ａに供給される。供給された廃棄プラスチックは、反応器１ａ内部のスクリューコンベアにより図中左方向へ搬送されながらバーナー１１による加熱によって溶融し、液相ポリマーとなっていく。このバーナー１１は、分解対象のポリマーの性質に合わせて適当な加熱を行えるようなものとする。
【００１５】
この液相ポリマーを更に加熱し分解することにより、冷却によって燃料油・燃料ガスとなる気化成分を生成させる。この液相ポリマーの分解は、主に２段目以降の反応器１ｂ、１ｃで行われるが、最上段の反応器１ａにおいても分解反応は行われる。ここで生成した気化成分は、液相ポリマーから分離されて６ａで示すガス抜き口を通して図外の回収部へ導かれ、そこで冷却され燃料油・燃料ガスとして回収される。
【００１６】
反応器１ａの図中左端に達した廃棄プラスチック乃至液状ポリマーは、接続部２ｄ内部を流下して中段の反応器１ｂに達する。続けて、廃棄プラスチック乃至液相ポリマーは、反応器１ｂ内部のスクリューコンベア４ｂにより反応器１ｂの内部を図中右端方向へ搬送される。バーナー１１により発生した熱風は、蛇行の加熱路９に沿って送られており、この反応器１ｂをも加熱している。したがって、反応器１ｂ内部を搬送されている液相ポリマーは、更に分解され気化成分を発生させる。このときに発生した気化成分は、ガス抜き口６ｄ、６ｂを通して回収部へと送られる。
【００１７】
反応器１ｂの図中右端に達した液相ポリマーは、接続部２ｅ内部を流下して下段の反応器１ｃに達する。上記の場合と同様に、この液相ポリマーは、スクリューコンベア４ｃにより図中左方向へ搬送されながら分解され、気化成分を発生させる。また、この反応器１ｃ中の邪魔板１３ｃがある部分では、蛇行する加熱用炉９の断面積が他の部分より小さくされているため、その部分における反応器１ｃ内部の温度は、他の部分の温度より高くなっている。例えば、廃棄プラスチックに一部架橋物が含まれる場合、これを分解するためには廃棄プラスチックの分解に際して、一般的に必要な４００℃の温度よりも高い４５０℃〜５００℃の温度が必要となるので、これを最下段の反応器１ｃで分解しようとする場合などには、上記の邪魔板１３ｃを移動させることにより加熱用炉９の断面積を適宜変化させて所望の分解温度を得るようにする。また、邪魔板１３ａ、１３ｂを適宜移動させることによっても、反応管３の温度制御が可能になる。尚、加熱路９の断面積変化によってもなお十分な温度勾配を得ることができない場合には、図で示したように補助バーナー１２を用いて更なる熱量供給を行うことができる。例えば、ポリマーの種類や混合比により分解に必要な熱量が大きくなっている場合には、補助バーナー１２の使用が有効になる。尚、最下段の反応器１ｃで発生した気化成分は、ガス抜き口６ｅ、６ｃを通して回収部へと導かれる。
【００１８】
廃棄プラスチックに紙、アルミ、あるいは重縮合で重合された他のポリマーなどが付着していた場合、それらは加熱により分解しないため、固形成分となり反応管３の末端部に溜まる。従って、この固形成分を排出口８から取り出す。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の廃棄プラスチック分解装置は、加熱用炉の内部形状を反応管に沿う管状にすると共に、その管状の加熱用炉の断面積を部分的に変化させたものであるので、極めて簡単な構成にもかかわらず、反応管の部分毎に適切な温度勾配を生じさせることができる。従って、反応管の温度制御を正確に行うことができるようになり、カーボン発生を防止し又最終製品たる燃料ガス、燃料油の成分をコントロールできるため、廃棄プラスチック分解装置における最大の障害であるコストの問題を解消することができる。尚、加熱用炉内部の断面積変化を可動の邪魔板により行うこととすれば、様々な条件に即した温度勾配を作ることができるようになるため有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
１  反応器
３  反応管
４  スクリューコンベア(搬送手段)
６  ガス抜き口
９  加熱路
１０  加熱用炉
１１  バーナー
１２  補助バーナー
１３  邪魔板
【図１】
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