(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融したプラスチック廃棄物を熱分解槽で熱分解し、これにより発生するガス状の熱分解生成物から分解油を回収する油化処理方法に於いて、駆動液を用いて該熱分解生成物を吸引するエジェクターにより、該熱分解生成物を熱分解槽から強制的に取り出して常圧蒸留塔へ供給し、該常圧蒸留塔で生成した蒸気のみを取り出して冷却することにより軽質油を得、その軽質油の一部を圧送すると共にその途中で蒸気化して該熱分解槽へ導入することにより該プラスチック廃棄物の加熱源として使用し、上記常圧蒸留塔で生成する塔底油を上記エジェクターに圧送して該エジェクターの駆動液に使用することを特徴とするプラスチック廃棄物の油化処理方法。
【請求項２】
上記熱分解槽はバッチ式の熱分解槽で、これにプラスチック廃棄物を投入して溶融し、その溶融物の脱塩化水素処理を行ったのち上記熱分解を行うことを特徴とする請求項１に記載のプラスチック廃棄物の油化処理方法。
【請求項３】
上記熱分解槽へ圧送される軽質油により上記常圧蒸留塔からの蒸気を冷却し、その後に該常圧蒸留塔で生成する塔底油で該軽質油を蒸気化することを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチック廃棄物の油化処理方法。
【請求項４】
上記常圧蒸留塔で生成した塔底油を加熱したのち脱塩素処理して炭化水素油を得ることを特徴とする請求項３に記載のプラスチック廃棄物の油化処理方法。
【請求項５】
プラスチック廃棄物を熱分解する熱分解槽に、その熱分解により生成したガス状の熱分解生成物を引き出すエジェクターを介して常圧蒸留塔を接続し、該常圧蒸留塔内の蒸気を導出する配管を介して接続した軽質油タンクと、該軽質油タンクの軽質油を圧送するポンプと蒸気化する加熱手段を備えた該熱分解槽に連なる配管を設け、該常圧蒸留塔内に溜まる塔底油を導出する配管を該エジェクターにポンプを介して接続したことを特徴とするプラスチック廃棄物の油化処理装置。
【請求項６】
上記塔底油を導出する配管を分岐し、その分岐管を加熱手段及び脱塩素処理反応器を介して重質油を貯留する重質油タンクに接続したことを特徴とする請求項５に記載のプラスチック廃棄物の油化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種のプラスチックの廃棄物を熱分解により油化して再利用のために回収する油化処理方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラスチック廃棄物の油化処理方法として、例えば熱分解槽で熱分解されて発生するガス状の熱分解生成物を、熱分解蒸気熱交換器で粗重質油成分と軽質油成分とに分離し、該軽質油成分を軽質油凝縮熱交換器で凝縮させて軽質油を取り出し、その一部を蒸気化して該熱分解槽に供給することにより該熱分解を進行させる方法が提案されている（特開平１０−１９５４５２号公報）。該蒸気化された軽質油は、熱分解槽内で熱分解の熱源として作用すると同時に、溶融したプラスチック廃棄物が槽壁や配管にコークとなって付着することを防止する。熱分解槽には、予め溶融されたプラスチック廃棄物を連続的に投入してもよく、固形のプラスチック廃棄物を投入してバッチ式に熱分解してもよいが、何れの場合も熱分解を終えて発生する残査物は熱分解槽の底部から残査受槽へ取り出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のような熱分解蒸気熱交換器により熱分解生成物を粗重質油成分と軽質油成分とに分離する方法は、比較的ラフな分離であるから、軽質油には重質油成分を含み、この軽質油を熱分解槽への供給のために蒸気化するには高温でないと完全に蒸気にならず、蒸気化用に高温の熱源を用意する必要がある。また、蒸気化の加熱部では、蒸気を液化させないために圧力を上げることはできず、圧力上昇を防ぐために配管の口径を例えば軽質油流量が２０００ｋｇ／ｈのとき６０ｍｍ〜８０ｍｍの大きさとする必要があって、装置の価格が高価になる不都合があった。重質油成分は温度の低下で固化しやすく、これが残査物と共に排除されると配管を詰まらせるため短期間で配管の清掃を行わなくてはならず、これは装置の運転効率を悪化させ油化処理のコスト高につながって好ましくない。
【０００４】
本発明は、コークの発生を防止して安価に長時間に亘りプラスチック廃棄物の油化処理する方法とこれに適した装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、溶融したプラスチック廃棄物を熱分解槽で熱分解し、これにより発生するガス状の熱分解生成物から分解油を回収する油化処理方法に於いて、該熱分解生成物をエジェクターにより熱分解槽から強制的に取り出して常圧蒸留塔へ供給し、該常圧蒸留塔で生成した蒸気のみを取り出して冷却することにより軽質油を得、その軽質油の一部を圧送すると共にその途中で蒸気化して該熱分解槽へ導入することにより該プラスチック廃棄物の加熱源として使用し、上記の目的を達成するようにした。該熱分解槽をバッチ式の熱分解槽とし、これにプラスチック廃棄物を投入して溶融し、その溶融物の脱塩化水素処理を行ったのち上記熱分解を行うこともできる。該常圧蒸留塔で生成する塔底油をエジェクターに圧送して該エジェクターの駆動液に使用することで効率のよい運転を行える。該熱分解槽へ圧送される軽質油により該常圧蒸留塔からの蒸気を冷却し、その後に該常圧蒸留塔で生成する塔底油で該軽質油を蒸気化することで、装置の熱利用が向上し、該塔底油は加熱したのち脱塩素処理して市販の重油と差のない炭化水素油を得ることができる。
【０００６】
上記の方法は、プラスチック廃棄物を熱分解する熱分解槽に、その熱分解により生成したガス状の熱分解生成物を引き出すエジェクターを介して常圧蒸留塔を接続し、該常圧蒸留塔内の蒸気を導出する配管を介して接続した軽質油タンクと、該軽質油タンクの軽質油を圧送するポンプと蒸気化する加熱手段を備えた該熱分解槽に連なる配管を設け、該常圧蒸留塔内に溜まる塔底油を導出する配管を該エジェクターにポンプを介して接続した油化処理装置により適切に実施できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１のバッチ式のプラスチック廃棄物の油化処理装置の説明図に基づき説明すると、同図に於いて符号１は固形のプラスチック廃棄物を収容して密閉された熱分解槽、２はプラスチック廃棄物の油化処理で生成した軽質油を貯蔵する軽質油タンク、３は該油化処理で生成した重質油を貯蔵する重質油タンクを示す。該熱分解槽１はその周壁に加熱流体が流通するジャケット４を備え、該ジャケット４及び槽内には該軽質油タンク２に予め用意した軽質油を熱交換器１４、２３により加熱して蒸気とし、更に加熱炉５で加熱して配管６から供給し、該ジャケット４からの熱と槽内に供給された軽質油の熱により投入されたプラスチック廃棄物を溶融し、脱塩化水素処理し、熱分解する。
【０００８】
該配管６からジャケット４に供給する軽質油の温度は、最初は加熱炉５により例えば２００℃以下に加熱され、槽内のプラスチック廃棄物が溶融した後にその温度を２００以上３２０℃以下程度の温度範囲とし、この溶融に伴い発生する塩素ガスを脱塩化水素槽７へ導いて脱塩化水素処理を行う。この処理でプラスチック廃棄物に含まれた塩素のうちの約９０％が除去される。これに続いて槽内へ例えば４７０℃の軽質油を供給して溶融したプラスチック廃棄物の熱分解処理を行い、発生するガス状の熱分解生成物をエジェクター８により強制的且つ迅速に槽内から引き出し、常圧蒸留塔９へ配管１０を介して供給する。脱塩されずに残った塩素は、塩酸として槽内に残り、炭化水素の塩素化をもたらすので、熱分解生成物の槽内に滞在する時間をエジェクター８の吸引により短縮し、その塩素化を生じにくくした。
【０００９】
該常圧蒸留塔９は公知のもので、熱媒ボイラー１１により例えば３５０℃に温度調整された熱媒体がリボイラー１２を循環し、これに供給された熱分解生成物を１７０℃程度でガス状態の熱分解生成物と液状態の熱分解生成物に分離する。該常圧蒸留塔９に発生するガス状態の熱分解生成物のみが配管１３を介して取り出され、該配管１３の途中に設けた熱交換器１４、塔頂液クーラー１５により最終的には約５０℃に冷却され、軽質油として凝縮されて軽質油タンク２に貯留される。これにより得られる軽質油は、常圧蒸留塔９により分離されたものであるから、いわゆる切れのよい軽質油で、２ｋｇ／ｃｍ2Ｇ程度の圧力でも３００℃で完全に蒸気とすることができる。この貯留された軽質油をポンプ１６により配管６に圧送し、その途中に設けた熱交換器１４、２３により蒸気化し、加熱炉５で例えば４７０℃に蒸気温度を上昇させて前記したジャケット４および槽内へプラスチック廃棄物の油化処理の熱源として供給される。この蒸気は該加熱炉５のチューブ５ａ内へ蒸気状態で通過し、その際昇温されるから、液からガス化するような相変化を伴わず、該チューブ５ａの表面が５００℃であってもコーク生成が殆どない。しかもこのチューブ５ａ内は圧力を高く設定することができるので、常圧の蒸気で加熱する場合に比べて該チューブ５ａの口径を例えば軽質油の流量が２０００ｋｇ／ｈのときに４０ｍｍに細くすることができ、油化装置全体の価格の２０〜３０％を占めるほどに高価な加熱炉５の価格を大幅に下げることができる。
【００１０】
また、該常圧蒸留塔９の塔底９ａに液状態で溜まる熱分解生成物は、２７３℃程度の重質油成分の塔底液で、ポンプ１７によりその一部は該エジェクター８の駆動液として配管１８に供給され、残りが該加熱炉５、フラッシャー１９、脱塩素反応器２０及びコンデンサー２１を設けた配管２２を介して重質油タンク３に貯留される。この塔底液は、蒸留により軽質油がほぼ完全に除かれた炭化水素油で、しかも脱塩素反応器２０で完全に脱塩することにより市販品の重油と差のない重質油が得られる。
【００１１】
該熱分解槽１に於いて熱分解に伴い発生する残査物は、槽底に設けたスクリューコンベア２４により残査受槽２５へ排出される。該加熱炉５の熱源には、軽質油タンク２の軽質油やその気化ガスを燃焼させて使用した。
【００１２】
以上の説明では、バッチ式の油化処理について説明したが、該熱分解槽に投入されるプラスチック廃棄物は、該熱分解槽とは別に設けた溶解炉や脱塩化水素処理槽などで予め溶融され脱塩化水素処理されたものであってもよい。
【００１３】
【実施例】
１５００ｋｇの破砕したプラスチック廃棄物を熱分解槽１に投入し、これと同時に熱媒ヒーター１１も作動させ、常圧蒸留塔９のリボイラー９ａを発熱させて塔底液を約２８０℃に加熱し、ポンプ１７によりエジェクター８へ圧送した。開閉バルブ２６を閉じてエジェクター８が吸引作動を行わない運転状態とし、塔底油を塔底９ａにもどした。塔底油の循環により熱交換器２３が加熱状態になったところで軽質油タンク２に用意した軽質油をポンプ１６で圧送し、２７９℃の該熱交換器２３で蒸気化し、加熱炉５で３５０℃に昇温させてジャケット４へ供給し、２００℃でプラスチック廃棄物を溶融した。該プラスチック廃棄物の組成は、ポリエチレン５０ｗｔ％、ポリプロピレン１５ｗｔ％、ポリスチレン２５ｗｔ％、ポリ塩化ビニル１０ｗｔ％である。加熱炉５の運転条件は、圧力１．９ｋｇ／ｃｍ2Ｇ、軽質油流量２０００ｋｇ／ｈであり、加熱炉５のチューブ５ａを口径４０ｍｍに作製した。この溶融後昇温させ３００℃の熱分解槽１の槽内温度を３０分間維持し、溶融の初期に発生する塩素ガスを脱塩化水素槽７へ送り込んで脱塩化水素処理を行い、その処理の終えた３０分後に加熱炉５の温度を上げ、４１０℃の蒸気化した軽質油を槽内に供給し、溶融したプラスチック廃棄物の熱分解を行った。熱分解槽１内の熱分解生成物は、わずかな槽内の滞在時間でエジェクター８により蒸留塔９へ送られ、１７０℃程度で気化する軽質油成分の塔頂油は、熱交換器１４及び塔頂液クーラー１５で凝縮されて軽質油タンク２に貯留され、１７０℃で液状の重質油成分は塔底９ａに溜まり、ポンプ１７でエジェクター８と、加熱炉５、フラッシャー１９、脱塩素反応器２０、コンデンサー２１を介して重質油タンク３に重質油として貯留された。熱分解時間は６時間で、発生したカーボンの残査物は残査受槽２５に排出した。熱分解生成物の最終的な成分比は、ガス１０ｗｔ％、軟質油３０ｗｔ％、カーボン２ｗｔ％であった。加熱炉５のチューブ５ａには軽質油の蒸気が比較的高い圧力で通過し、その口径が小さくてもコークの付着がなく、加熱炉５の製作費は従来の８０ｍｍのものよりも５０％以上安価に製作できた。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、熱分解生成物をエジェクターにより熱分解槽から強制的に取り出して常圧蒸留塔へ供給し、該常圧蒸留塔で生成した蒸気のみを冷却して得た切れのよい軽質油の一部を蒸気化して該熱分解槽へ導入し、プラスチック廃棄物の加熱源として使用したので、その蒸気化を比較的低温で行えて高温の熱源が不要になり、加熱炉では蒸気を加熱するので多少圧力上昇しても液化のおそれがなく、コークの発生を防げて長時間の油化運転を行えるから処理コストが安くなり、加熱炉のチューブを口径の細いもので製作できるから装置も安価になる等の効果があり、エジェクターで熱分解生成物を引き出すので熱分解槽内を常圧もしくは負圧にしてその熱分解速度を速めることができ、装置を請求項６及び７の構成とすることにより本発明の方法を適切に実施できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の実施の形態を示す線図
【符号の説明】
１  熱分解槽、２  軽質油、３  重質油、４  ジャケット、５  加熱炉、８  エジェクター、９  常圧蒸留塔、１４・２３  熱交換器、
【図１】
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