(57)【要約】【課題】廃発泡スチロール樹脂は地域に分散され収集運搬費が嵩むため埋立や焼却されており一部が加熱分解に留まり、廃食用油も殆ど利用されていない。【解決手段】廃発泡スチロール樹脂を溶媒に溶解し加熱分解した溶液の高沸点部分を加熱分解の際のバーナーの燃料にするとともに低沸点部分に廃食料油を加えてセタン価を調整してディーゼルエンジンの燃料としディーゼルエンジンを駆動して発電する。また、加熱分解の際のバーナーの排気の一部とディーゼルエンジンの排気を生ごみの乾燥の使用し、更に生ごみの排気をバーナーの二次空気に使用して浮遊物や臭気も燃焼する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックを破砕して溶媒に溶解又は分散し、それを加熱分解して生成した蒸気から最初に沸点２２０℃以上の成分（以下「高沸点部分」という）を凝縮し次いで沸点２２０℃未満の成分（以下「低沸点部分」という）を凝縮して、高沸点部分の１部を加熱分解の際の熱源に使用し、高沸点部分の他の１部と低沸点部分の一部を溶媒として再使用するとともに、低沸点部分の他の一部を廃食用油と混合して、セタン価３２から５５の範囲に調整して、ディーゼルエンジン燃料に変えて、ディーゼルエンジンを駆動して発電機を回転させて発電することを特徴とする廃プラスチックの処理方法
【請求項２】
請求項１の廃プラスチックの破砕の際に、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、及び、炭酸カルシウムからなる群の中の１以上の水溶液又は分散液を添加することを特徴とする廃プラスチックの処理方法
【請求項３】
請求項１及び請求項２において、廃プラスチックを破砕して溶媒に溶解又は分散した溶液又は分散液に、固形のプラスチックを混練し、得られた溶液又は分散液を、ポンプで供給し、加熱分解することを特徴とする廃プラスチックの処理方法
【請求項４】
請求項１ないし請求項３において、廃プラスチックの加熱分解の際のバーナーの排気を熱交換器を通して排気し、その熱交換器で加熱された空気と、ディーゼルエンジンを駆動した後の排気とを、生ごみの乾燥に使用し、生ごみの乾燥により発生した排気を、廃プラスチックの加熱分解の際のバーナーの二次空気に使用することを特徴とする廃プラスチックの処理方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃プラスチックを電気に変え、更に廃熱を生ごみの乾燥に利用する廃プラスチックの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開平７−４１７７２号公報（以下「特許文献１」という）には、発泡スチロール樹脂を含む廃棄物から溶剤で選択的に発泡スチロール樹脂を溶解し加熱分解し液化して得られた溶液の一部を発泡スチロール樹脂の溶剤として使用することが開示されている。また、特開平７−１１３０８９号公報（以下「特許文献２」という）には、発泡スチロール樹脂を含む廃材の中からスチロール樹脂をスチレン等の芳香族炭化水素で溶解して減容することが開示されている。また、特開平７−３２４１９２号公報（以下「特許文献３」という）には、発泡スチロール樹脂を分解して得られた高沸点溜分を更に加熱分解し発泡スチロール樹脂の溶解に適した成分を得ることが開示されている。また、特開平９−２７２８７６号公報（以下「特許文うけ献４」という）には、スチレン系樹脂の熱分解装置の溶解槽に撹拌機の他にバフッルを設けたこと特徴とするスチレン系樹脂の熱分解装置が開示されている。また、特開２００１−１０６８２３号公報（以下「特許文献５」といとう）には、スチレン単量体５０〜６０質量％とスチレンオリゴマー４０〜４５質量％とを含む発泡スチロール溶解液が開示されている。また、特開２００４−８３７０２号公報（特許文献６）という）には、発泡スチロールを溶解した液とそれを分解したガスとの間で熱交換することを特徴とする発泡スチロール油化装置が開示されている。
【０００３】
特開平7−１９７０４７号公報（以下「特許文献７」という）には、廃食用油１００部に対しメチルアルコール１５〜２５部と苛性ソーダ１〜２部を反応させてグリセリンエステルをメチルエステルに変えるディーゼル燃料の製造方法が開示されている。また、特開２００５−３５０６２８号公報（以下「特許文献８」という）には、遊離脂肪酸とアルコールとをアルコールの超臨界状態で水が亜臨界状態である状態で反応させることを特徴とする脂肪酸アルキルエステル組成物の製造方法が開示されている。
【０００４】
特開平７−３３２８５８号公報（以下「特許文献９」という）には、生ごみの乾燥室内の空気を強制循環加熱するための循環通路に排気回路を分岐し、循環回路内にバーナーを設け臭気成分や塵埃も完全燃焼するため装置が開示されている。また、特開平８−２８５４５５号公報（以下「特許文献１０」という）には、内部に左右に回転しうる螺旋状の回転翼を有する乾燥槽を設けた生ごみ乾燥装置が開示されている。
【特許文献１】特開平７−４１７７２
【特許文献２】特開平７−１１３０８９
【特許文献３】特開平７−３２４１９２
【特許文献４】特開平９−２７２８７６
【特許文献５】特開２００２−１０６８２３
【特許文献６】特開２００４−８３７０２
【特許文献７】特開平７−１９７０４７
【特許文献８】特開２００５−３５０６２８
【特許文献９】特開平７−３３２８５８
【特許文献１０】特開平８−２８５４５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、魚箱、家庭用電器製品の緩衝材、スーパーマーケットに使用されるトレイ等の廃棄発泡スチロール樹脂は、地域に分散されており収集運搬費用が嵩み、大型施設による処理に適せずその４０％が埋立てや焼却処分されている。また。特許文献１〜６に記載された発明は発泡スチロール樹脂を熱分解したものが発泡スチロール樹脂の溶解に使用できることを開示しているが、熱分解生成物の他の利用までは言及していない。
【０００６】
廃棄食用油は年間４０万トンに達しており、半分の２０万トンが廃棄されている。特許文献７及び特許文献８には、実験室的に食用油中の脂肪酸をメチルアルコール等の低級アルコールとエステル化してディーゼルエンジン燃料とすることが開示されており、最近廃食用油とアルコールのエステル交換反応によるバイオディーゼル燃料化が企図されているが、経済性と副生グリセリンの処理の課題を残している。
【０００７】
生ごみの処理については、種々の発明が提案されている。例えば、特許文献９には廃熱を利用する方法が開示されており、特許文献１０には効率よく撹拌する方法が開示されているが、何れも乾燥のために別途に燃料を必要としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、前述の課題を解決するため、廃プラスチックを破砕して溶媒に溶解又は分散し、それを加熱分解して生成した蒸気から最初に沸点２２０℃以上の成分（以下「高沸点部分」という）を凝縮し次いで沸点２２０℃未満の成分（以下「低沸点部分」という）を凝縮して、高沸点部分の一部を加熱分解の際の熱源に使用し、高沸点部分の他の一部と低沸点部分の一部を溶媒として再利用するとともに、低沸点部分の他の一部を廃食用油と混合してセタン価３２から５５の範囲に調整して、ディーゼルエンジン燃料に変えて、ディーゼルエンジンを駆動して発電機を回転させて発電することを特徴とする廃プラスチックの処理方法（以下「第１発明」という）、第１発明において、廃プラスチックの破砕の際に、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、及び、炭酸カルシウムからなる群の中の１以上の水溶液又は分散液を添加することを特徴とする廃プラスチックの処理方法（以下「第２発明」という）、第１発明及び第２発明において、必要に応じて固形のプラスチックを添加する場合は、固形プラスチックを混練し、得られた溶液又は分散液をポンプで供給し、加熱分解することを特徴とする廃プラスチックの処理方法（以下「第３発明」という）、並びに、第１発明ないし第３発明において、廃プラスチックの加熱分解の際のバーナーの排気を熱交換器を通して排気し、その熱交換器で加熱された空気と、ディーゼルエンジンを駆動した後の排気とを、生ごみの乾燥に使用し、生ごみの乾燥により発生した排気を、廃プラスチックの加熱分解の際のバーナーの二次空気に使用することを特徴する廃プラスチックの処理方法（以下「第４発明」という）を提案する。
【０００９】
これらの発明において使用する廃プラスチックは、主として発泡ポリスチレン、次いで固形のポリスチレンであり、多少の難燃剤入りポリスチレン、ポリ塩化ビニールが含まれていてもよい。また、多量のポリエチレンやポリプロピレンが混入すると、高沸点部分のセタン価も高くなるが、粘度が高くなり、廃プラスチックの溶解性が低下する。従って、多量のポリエチレンやポリプロピレンが含まれている場合は、粘度が許容範囲であれば分別凝縮しない方が好ましい。また、ＦＲＰ、ポリエステル、ポリウレタン、ナイロンは、分解生成物による配管の閉塞や分解性生物の処理の際に有害物質の発生が懸念されるので好ましくない。
【００１０】
これらの発明において、廃プラスチックの破砕には、摩擦熱によるプラスチックの溶解固化を防止するため水を添加するのが好ましい。通常、一次破砕機で疎砕された後、二次破砕機で細かく破砕されるが、一次破砕機には水槽が設置され、水槽から毛細管現により上昇してきた水により、破砕物が冷却される。また、発泡スチロールを加熱分解した場合には、微量の安息香酸が生成するため、分解生成物は酸性を示す。第２発明は、第１発明において、廃プラスチックの破砕にともなう静電気を除去するとともに、生成物の中和を図るため、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、及び、水酸化マグネシウムからなる群の中の１以上の水溶液又は分散液を添加することを特徴としている。
【００１１】
また、これらの発明において、溶媒には、特許文献１〜６に開示されているように、芳香族炭化水素も使用できるが、本発明における廃プラスチックの分解生成物の高沸点部分の一部や低沸点部分の一部が使用される。
【００１２】
また、これらの発明において、廃プラスチックの溶液又は分散液のプラスチック濃度が高いほどエネルギー効率が高くなり処理能力が向上する。そこで単純にプラスチック濃度を高めると、溶解速度が低下し、粘度が上昇する等の問題が生じる。また、溶媒の温度を上げるとプラスチック濃度を高めることができ、４０℃ではプラスチック濃度は２５％であり、溶解温度を１００℃近くにすると濃度をかなり高めることができるが、発生する溶媒の臭気や引火の危険性が高くなる。そのため、第３発明は、廃プラスチックの溶液又は分散液に、固定のプラスチックを混練し、廃プラスチック溶液又は分散液のプラスチック濃度を高めて、ポンプで供給している。固形のプラスチックとしては、ペレットやフレーク状のスチレン等の溶け易い固形のプラスチックが好ましい。このような方法で、５０℃という塩化ビニールから塩化水素が発生しない低温でもプラスチック濃度を３０から３５％に上げることができる。例えば、処理能力が１０ｋｇ／ｈｒであったものを、１５ｋｇ／ｈｒにまで高めることができる。
【００１３】
これらの発明において、廃プラスチックを加熱分解して得られた高沸点部分は、加熱分解の一部は際バーナーの燃料として使用し、他の一部は低沸点部分の一部とともに溶媒として再使用するが、低沸点部分の他の一部は廃食用油を混合して、セタン価を３２から５５の範囲に調整して、ディーゼルエンジン燃料を製造し、ディーゼルエンジンを駆動し発電機を回転させて発電する。この発電で得られた電力は、この廃プラスチック処理装置に必要とする電力として使っても、余剰の電力として外部に販売できる。
【００１４】
第４発明は、第１発明ないし第３発明において、廃プラスチックの加熱分解の際のバーナーの高熱の排気を熱交換器を通して排気し、その熱交換器で加熱された空気と、ディーゼルエンジンを駆動した後の排気とを、生ごみの乾燥に使用し、生ごみの乾燥により発生した排気を、廃プラスチックの熱分解の際のバーナーの二次空気に使用することにより、生ごみ排気中の浮遊物や悪臭を燃焼することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明は、発泡ポリスチレンを主体とし、多少のポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニールを含む廃プラスチックから、廃食用油を副材料に使用することにより、ディーゼルエンジン燃料を製造し、ディーゼルエンジンを駆動して発電することを可能にしものであり、廃プラスチックと廃食用油との有効利用を図ることができる。
【００１６】
第２発明は、廃プラスチックの破砕の際に、炭酸ナトリウム等の電解質を含む水溶液を添加することにより、破砕にともなう静電気の発生と、破砕中のプラスチックの溶融固化とを防止するとともに、廃プラスチックの溶液又は分散液を中和し、機械・装置の腐蝕を防止することができる。
【００１７】
第３発明は、廃プラスチックの溶液又は分散液に、固形のプラスチックを添加するようにしており、廃プラスチックの処理能力を、１．２ないし１．５倍に上げることができる。
【００１８】
第４発明は、廃プラスチックの加熱分解の際のバーナーの排気を熱交換器を通して排気し、その熱交換器で加熱された空気と、ディーゼルエンジン駆動後の排気とを生ごみに乾燥に利用し熱効率を高めるだけでなく、生ごみから発生した排気を、廃プラスチックの加熱分解の際のバーナーの二次空気に使用することにより、生ごみの排気中の浮遊物や悪臭を燃焼することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明を実施するための装置の一つの例を図に示す。この図において、１は油化装置、２は廃プラスチック投入口、３は廃プラスチック破砕機、４は廃プラスチック溶解槽、５は固形プラスチック混練機、６は加熱分解槽、７は残渣貯槽、８は残渣取出口、９はバーナー、１０は燃料供給口、１１は一次空気取入口、１２はごみ乾燥用空気取入口、１３はバーナー排気排出管、１４は熱交換器、１５はバーナーハ排気排出口、１６は加熱空気輸送管、１７は高沸点部分凝縮器、１８は低沸点部分凝縮器、１９は流量調節器、２０は高沸点部分貯槽、２１は低沸点部分貯槽、２２は高沸点部分取出口、２３は低沸点部分取出口、２４は低沸点部分輸送管、２５は発電装置、２６は廃食用油投入口、２７は廃食用油濾過器、２８は廃食用油残渣取出口、２９は燃料混合機、３０はディーゼルエンジン・発電機、３１は電力線、３２は余剰電力供与口、３３はディーゼルエンジン用空気取入口、３４はディーゼルエンジン排気出口、３５は生ごみ乾燥装置、３６は生ごみ投入口、３７は生ごみ破砕機、３８は生ごみ乾燥機、３９は乾燥ごみ貯槽、４０は乾燥ごみ取出口、４１は高温ガス供給口、４２は生ごみ排気出口、４３は生ごみ排気輸送管である。
【００２０】
図１の装置で本発明を実施いた場合、処理能力は１０ｋｇ／ｈｒないし１５ｋｇ／ｈｒであり、ポリスチレン１００ｋｇを処理する時間は約７時間である。低沸点部分の５５ｋｇをディーゼルエンジン・発電用として使用し、残りを溶媒として使用する。高沸点部分４０ｋｇは加熱分解の際のバーナーの燃料に使用する。残渣５ｋｇは固形燃料に使用される。バーナーの燃料使用速度は３．３ｋｇ／ｈｒ、消費一次空気供給量４４ｋｇ／ｈｒ、二次空気供給量２３６ｋｇ／ｈｒで、加熱分解槽入口温度約６００℃で、出口温度約４００℃である。この時加熱分解槽に供給されるエネルギーは約１３，４４０ｋｃａｌ／ｈｒである。
【００２１】
前述の低沸点部分５５ｋｇに同量の廃食用油を混合しディーゼルエンジンの燃料とした。この燃料のセタン価は４２、動粘度は３．５ｍｍ２／であった。この実施例で使用した出力５０ｋｗのディーゼルエンジン発電機の負荷８０％とした時の電力４０ｋｗの中、廃プラスチックの破砕、溶解、加熱分解等の油化装置で１５ｋｗ、低沸点部分と廃食用油の混合に０．２ｋｗ、生ごみの破砕と乾燥に２．２５ｋｗを使用し、残りの２２，５５ｋｗは本装置外に供与した。
【００２２】
バーナーの生ごみ乾燥用排気及びディーゼルエンジン排気の総熱風は、１６０℃、５３０ｋｇ／ｈｒ、１７，０００ｋｃａｌである。含水率９０％の野菜屑を含水率１０％の乾燥物にするためには５００ｋｃａｌ／ｋｇが必要であり、前述の熱風により、乾燥効率３０％としても、１０．５ｋｇ／ｈｒの生ごみを乾燥できる。また、補助バーナーと熱交換器を使用して更に効率を上げることもできる。
【実施例１】
【００２３】
一次破砕機（エルコム社製スチロスアクアＳＡ１−Ａ、処理能力４０ｋｇ／ｈｒ）で廃スチロールトレイ２０ｋｇと廃発泡スチロール緩衝材４０ｋｇとを３ｃｍないし５ｃｍ角に破砕し、更に自社製二次破砕機（処理能力１５ｋｇ／ｈｒ）で０．６ｃｍないし１．０ｃｍ角に破砕した後、溶解槽（ティラド社製２号機）に自動搬送した。一次破砕の際には、ポリスチレンの溶融固化防止と静電気除去と中性維持のため、１０％炭酸ナトリウム水溶液を添加した。これら廃プラスチック６０ｋｇの破砕には４時間を要した。溶解槽では、廃プラスチック１に対して溶媒３の割合で混合して廃プラスチック濃度２５％の溶液とした後、３ｍｍ角のポリスチレンペレット１５ｋｇを添加し廃プラスチック濃度を３０％に上げて、モノポンプで加熱分解槽に供給した。添加されたポリスチレンペレットは過熱分解槽で完全に溶解した。加熱分解槽の入口温度を６００℃、出口温度を４００℃、溶液温度を３５０℃に設定し、廃プラスチックの加熱分解を行った。この装置の立ち上げ時間は３０分であり、６時間運転して分解を終了した。得られた低沸点部分は３０．８ｋｇ、高沸点部分は３０．９ｋｇ、残渣は３．３ｋｇであり、実質の処理能力は１２ｋｇ／ｈｒであった。これらの低沸点部分と高沸点部分のｐＨは６ないし７で、ほぼ中性であった。
【実施例２】
【００２４】
実施例１において、一次破砕機において、炭酸ナトリウム水溶液を添加しない場合は、低沸点部分及び高沸点部分のｐＨは４ないし５で酸性であった。
【実施例３】
【００２５】
実施例１において、ポリスチレンペレットを添加しない場合は、実質の処理能力は１０ｋｇ／ｈｒであった。
【実施例４】
【００２６】
濾過装置で濾過した廃食用油４２ｋｇと低沸点部分３０ｋｇとを混合し、セタン価４４、動粘度３．５ｍｍ2／ｓのディーゼルエンジン燃料を得た。この燃料をディーゼル発電機（デンヨー株式会社製ＤＣＡ−６０ＥＳＨ）に使用した。なお、この混合燃料の使用前後の５分間は軽油を使用したが、６時間継続して運転した。電力１ｋｗ・ｈｒ当りの燃料消費率は０．３ｋｇ／ｋｗｈｒで、燃料消費量は１２ｋｇ／ｈｒであった。
【実施例５】
【００２７】
スーパーから排出された野菜屑５００ｋｇを、自社製の野菜屑専用破砕機で約３ｃｍ角に破砕し、乾燥ドラムの回転軸から熱風を送り出口の排出ブロアーから排気を排出する自社製のロータリーキルン型乾燥機に送り込み乾燥を行った。乾燥状況は乾燥機の熱風の入口温度と出口温度で判定した。なお、運転開始は補助バーナーを使用して行う。乾燥の初期は、入口温度が２００℃、出口温度が４０℃であったが、運転開始９時間後出口温度が９０℃に達したので、補助バーナーを停止して、加熱分解の際のバーナーの排気の一部とディーゼルエンジンの排気だけを送り込んだ。その時の乾燥機の熱風の入口温度は１５０℃であった。乾燥開始から１１．５時間後の乾燥を終了した。乾燥野菜屑の重量は１４０ｋｇ、含水率は１０％であった。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
特許願に係わる発明は、前述のような構成と効果を有するので、単に廃プラスチックを処理するだけでなく、廃食用油を混合してディーゼルエンジン燃料とし、ディーゼル発電機を稼動して発電し、余剰電力を他に供与することができ、更に生ごみの乾燥を、新たな燃料を使用しないで、生ごみの悪臭を取り除くとことができ、廃プラスチック、廃食用油、生ごみを取り扱う食品産業等に極めて大きな貢献をなすものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を実施するために使用される一つの装置の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  油化装置
２  廃プラスチック投入口
３  廃プラスチック破砕機
４  廃プラスチック溶解槽
５  固形プラスチック混練機
６  加熱分解槽
７  残渣貯槽
８  残渣取出口
９  バーナー
１０  燃料供給口
１１  一次空気取入口
１２  ごみ乾燥用空気取入口
１３  バーナー排気排出管
１４  熱交換器
１５  バーナー排気排出口
１６  加熱空気輸送管
１７  高沸点部分凝縮器
１８  低沸点部分凝縮器
１９  流量調節器
２０  高沸点部分貯槽
２１  低沸点部分貯槽
２２  高沸点部分取出口
２３  低沸点部分取出口
２５  発電装置
２６  廃食用油投入口
２７  廃食用油濾過器
２８  廃食用油残渣取出口
２９  燃料混合機
３０  ディーゼルエンジン・発電機
３１  電力線
３２  余剰電力供与口
３３  ディーゼルエンジン用空気取口
３６  生ごみ投入口
３７  生ごみ破砕機
３８  生ごみ乾燥機
３９  乾燥ごみ貯槽
４０  乾燥ごみ取出口
４１  高温ガス供給口
４２  生ごみ排気出口
４３  生ごみ排気輸送管
【図１】
2009091387.tif 000003