(57)【要約】【課題】廃プラスチックの種類の違った炭化水素系、エステル系、塩化系等のポリマーの混在と形状の違いや容器内の付着液や汚れ、熱硬化性プラスチックや非廃プラスチック等の混在物であっても融解熱分解により連続処分による油化採油は可能か。【解決手段】斜置した円筒の外周より高周波誘導加熱コイルを周設した熱分解機を複数重設し、熱分解機に収容させた溶解油に廃プラスチックを浸漬させて融解させる。浮動物や浮遊物、沈降物は撹拌しながら斜置斜面を押し上げて移送させ、油切りして次段機に送る。上段機の温度より次段機の融解・分解温度は高く設定して、最終下段機は更に融解・分解温度を高くする。廃プラスチック内に混入した非廃プラスチックと残渣のカーボンは除去され、前設各工程に於いて熱分解した油蒸気は冷却により油分となって分解油が得られる。【選択図】図１
2009084543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒フレームに高周波誘導加熱コイルを周設して傾斜横置きさせ、溶解油を収容した内部に軸と撹拌羽根と浸漬羽根と送り羽根を設け、傾斜フレーム高位置側に排気口と背面に排出口、低位置側には供給口と給油口とで構成するグループを複数段差状に重設し、上段の分解温度より下段に至るほど高温によって分解させる廃プラスチック熱分解機。
【請求項２】
円筒フレームの傾斜により油切りを可能とし、各グループ間の供給口と排出口と残渣物容器とを連通させて負圧を維持させた前記請求項１の熱分解機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はあらゆる廃プラスチックの混在物を燃料油としての再資源化を図るため、それぞれ異なった熱分解温度で熱分解油を製造する設備と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  廃プラスチックの再資源化にあたり問題にされているのは分別分類である。金属ボルト等によって複合されていたり、容器のようにねじ締めされていたり、紐、帯、シート、使い捨てのカミソリ、ボールペン等用途によって形状は様々であり、使用箇所によってエステル系のみでなく塩素や窒素を含む合成樹脂等が混在状態で廃棄されている。【０００３】  現在再資源化により再生されているのは主としてポリエステル系樹脂で我々の身近なものはペットボトルである。これすらキャップの取り除きから始まっているが、収集された容器はラベル除去、破砕、洗浄等の工程が必要になってくる。同一材料の選別は多くの人の手と時間を消費して再資源化が図られている。
もしこの中に異質の材料で構成された物質が混在すれば、再利用は阻止され不可能となる。【０００４】  従来の廃プラスチック再資源化はエステル系ポリマーのみ必要であった。
特開２００５−２６４１０４に開示されているように分別や裁断、洗浄等が必要となる。温度の違った熱分解により混入している塩化系の処理に於いては脱塩素が必要となる。
炭化水素系やエステル系、塩化系等の混在している廃プラスチックを融解熱分解させた廃プラスチック再生油は比重分類の提案がなされているが、前記処理廃プラスチックの混在比率に大きく左右される要素がある（特開２００５−１０４０９５）。【０００５】  融解熱分解法に於いて分解油化させるには炭化水素プラスチック軽質油を抜き出すことが可能であるが、様々な不純物が混入した廃プラスチックに於いては融解温度が低いと融解油の粘度が高くなる。又、低温度領域に形成が始まり、特に低温液部に沈降して固形物となる。晶出する安息香酸やテレフタル酸は触媒を用いて除去している。【０００６】  結晶化または固形化する物質を高速回転させて結びつきを防止するには比較的低温の２００℃〜２５０℃に於いて熱分解させ、分解しない軽質の廃プラスチックは共に混入している非廃プラスチック容器に付着しているアルミ箔のラベルまたは金属と共に次期行程に排出して分解温度を更に上げて融解・分解させる。最終工程に至って廃プラスチックを完全に熱分解させてカーボン状の残渣物と非廃プラスチックとを排出させ、ガス化させた油蒸気を冷却して再生油を回収する。
【特許文献１】特開２００５−１０４０９５  三菱マテリアル株式会社
【特許文献２】特開２００５−１５４５１８  石川島播磨重工業株式会社
【特許文献３】特開２００７−１６２４５  株式会社東芝
【特許文献４】特開平１８−１２０１１３  新日本製鉄株式会社
【特許文献５】特開平１１−３１０６５９  千代田化工株式会社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  解決しようとする問題点は廃プラスチックが産業廃棄物であり多様な用途に使用されるため材質及び形状が多岐に渡り、その混在物の中には金属やアルミなどの付着物が混入し、炭化水素系やエステル系、塩化系等が混在しているのを一括して融解熱分解により燃料油への油化は可能か。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は廃プラスチックが異なる材質や非プラスチックが混在していて分類、選別することは不可能であるのを、混在した状態でそのまま一括して溶解油に浸漬させ、未融解・未分解プラスチックと非プラスチックとを共に排出させて次期熱分解機に供給し、次期熱分解機では初期の分解温度よりも高い温度で前記作業を行う。一次工程も二次工程も三次工程も共に同じ熱分解作業を行うが、それぞれ一次よりも二次、二次よりも三次と順次分解温度を上げて熱分解させ、それぞれの工程で熱分解した廃プラスチックの油蒸気は熱交換器により凝縮、液化させる。
【発明の効果】
【０００９】  本発明は混在する炭化水素系やエステル系、塩化系等のポリマーの混在下に於いて廃プラスチックを従来のように選別することは不可能なため、選別することなく混在のまま一括して熱分解を行う。
混在する廃プラスチックによって分解温度が大幅に異なるため、分解温度差を利用して熱分解させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  すべての廃プラスチックの混在物は分解温度を変更させることにより全て熱分解、気化させて冷却油化させ、残渣物を除去した熱分解油を実現した。
【実施例１】
【００１１】  図１は本発明装置の１実施例の装置側面図であって、仮想線内の機構を１グループとして左上のものを仮にＡグループとすると、更に順次Ｂグループ、Ｃグループと配置する。
機構を説明すると符号１．は投入ホッパーの投入ゲートであり、分解工程中は１．、２．のゲートは閉である。原料である廃プラスチックを供給するには１．を開、２．を閉の状態で３．受入ホッパーに廃プラスチックを供給し、１．ホッパーゲート閉に於いて４．吸気口よりのエジェクターでの吸引によって無酸素状態を作り出す。【００１２】  ２．ホッパー下部供給ゲートを開き、６．熱分解機に廃プラスチックを落下供給させる。供給後は前記２．ゲートを閉じる。
１０．は前もって収容させた溶解油であり、廃プラスチック投入後に常温より目的温度の２００℃まで昇温させても良いし、あらかじめ融解・分解作業以前に目的温度に到達させておいても良い。
この２２０℃程度の温度ではビニールシート袋、紐、テープ、ペットボトル等の融解・分解に適す。【００１３】  前記のように比較的低温油化の工程では物理的に重合している。ペットボトルのキャップとねじが嵌合されていると融解速度は遅い。
２２０℃程度の加熱により塩化系の塩素が少し脱塩素し始める。
６．熱分解機の外周に５．高周波誘導加熱コイルを巻きつけて外周より加熱させ、内部には撹拌軸と撹拌羽根、羽根間を接合させた廃プラスチック浸漬羽根と未融解物を排出方向に送る送り羽根を設け、１１．ギヤードモートルにて回転を与える。【００１４】  前記熱分解機は円筒状のフレームの外周に高周波誘導加熱コイルを巻いて断熱を施し、コイル自体の過熱を防止するためその内部に通水させたＩＨである。
熱分解機フレームは排出側を水上とし廃プラスチック供給側を水下側になるように傾斜させ、内部に収容した溶解油に融解物を全量油浴させてゆっくりと撹拌を与えながら斜路を送り羽根によって水上に向かって移動させる。【００１５】  融解温度が低いため融解しない廃プラスチックや、金属片が付属した使い捨てカミソリ、容器類のアルミ片、陶器、ガラス等の廃プラスチックに混入した異質物の破片は熱分解機フレームに沈降する。廃プラスチック中未融解の熱硬化性廃プラスチックと塩化系廃プラスチックは溶解油液面に浮上し、共に排出側に向かって送り羽根により移動される。【００１６】  斜置した熱分解機フレーム内の溶解油はフレームの排出口手前付近までしか無いため、撹拌軸もフレームの排出先端斜部も共に溶解油に接せずに斜路である円筒は油切りの作用をなし、未融解廃プラスチックと非廃プラスチックは油切りされて８排出口上部ゲートのシュート部に集まる。【００１７】  融解・分解作業の間に熱分解した油蒸気は熱分解機斜め上部空間の溶解油液面に於いて蒸発して７．排気口より吸引され、吸引ガスは１４．サイクロン型熱交換器に於いて冷却されて油滴を集合し、油液となってプラスチック分解油として回収される。【００１８】  プラスチック分解油は混入した塩素ガス等の異臭が生じる。又、炭化水素系、エステル系等も軽い異臭を排気する。消臭又は中和をさせて異臭の低減を図る。
本発明の装置では消臭を目的としてアルカリ系の炉材に吸着させる２１．消臭塔に通し、２２．水タンク内に設置した２３．エジェクターポンプにより熱分解機内からポンプの間を負圧として２４．水面上より大気中にガスを放出させる。【００１９】  廃プラスチックの未融解物と非廃プラスチックは８．排出口上部ゲートが開かれて９．排出口下部ゲートとの間に止まり、更に上部ゲートを閉じて下部ゲートを開放すると段々状に設置した次期の熱分解機に収容され、収容が終わると上部ゲートも下部ゲートも共に閉として融解・分解作業を行う。
前記Ａグループ、次設したＢグループ、また次のＣグループと融解・分解工程を連続して実施した。【００２０】  次設であるＢグループはＡグループで融解・分解しなかった廃プラスチックの未処理物のため融解温度を上げて４００℃以上４５０℃程度に設定して、前記Ａグループで実施した工程を再実施する。
Ｂグループの融解・分解工程でも未融解廃プラスチックと再度硬化して生成した廃プラスチックが撹拌羽根で細分化される。【００２１】  消しゴム状に生成する結晶性有機物はＡグループＢグループとも発生する。
融解・分解温度の上昇に於いて結晶性有機物の量は減少する。４００℃以上４５０℃程度での未融解・未分解物は再度Ｃグループに供給させて溶解油に浸漬させ、さらに融解・分解温度を上げて融解・分解させると、混入した紙片は炭化する。【００２２】  Ｃグループで昇温融解させると熱硬化性廃プラスチックも塩化系廃プラスチックも全て融解し油化するが、採油した油液を常温下で放置すると油液中に一部が固形化する。
残渣物は炭化し、塩化系の残渣物は多孔化し軽質化した炭化物が生成する。
分解温度は５８０℃前後が良い。全ての未分解物は１２．残渣物容器に混同して排出される。【００２３】  本発明の特長は１段、２段、３段と上下に熱分解機を重設させ、傾斜を設けることで溶解油への浸漬によって未融解物の表面に付着した油分を分離させながら斜面を送り上げることが可能である。
蒸散油気は設備全てが真空であり、Ａグループの受入ホッパーでの真空引きからＢグループＣグループと１２．残渣物容器とが連通していて、更に残渣物容器にも４吸気口を設けて真空引きしているためすべて皆真空である特長を有する。【００２４】  熱分解機より発生する油蒸気は図２に示す外形図の１４．サイクロン型熱交換器の１６．吸入口より吸入され、サイクロン型熱交換器は胴体外周に１９．冷却水を通し、冷却された油蒸気は液化して１８．採油タンクに収容される。２０．脱臭ろ過材はアルカリ質のセラミックを充填させたものを２１．消臭塔の内部に収容する。ろ過材はＰＨ１２以上の多孔質状物質を充填させる。障害物と吸引ガスの遅延を計って２３．エジェクターポンプで吸引させ、２４．水封させた水中を通過させて大気に放出させる。【００２５】  本発明は廃プラスチック中に混在する紙片、アルミ箔、ゴム類、針金、金属類等の混入混在物を選別せずに、また廃プラスチックの種別を問わずに加熱油化させるものである。【００２６】  採油した油は低温での熱分解ほど粘度が低く、高温ほど油の重量が重い。重い油を分解油としての利用は可能である。
高周波誘導加熱の利点は融解・分解温度の設定が自由に可能であり、あらゆる混入混在物に対処できる。【００２７】  本廃プラスチック熱分解機の特徴は、斜め置きしたフレームの外周より高周波により加熱させて溶解油に伝熱させ、撹拌羽根と浸漬羽根により溶解油中に強制的に押し込む。
融解温度不足により未融解物及び非廃プラスチックはゆっくりと送り羽根により斜面を上昇し、溶解油液面を離れると室温が高いため蒸発と融解作用により付着油は滴下し、斜面を流下して溶解油に戻る。
未融解物と異物の付着油は油切りされる効果がある。【００２８】  本発明の廃プラスチック熱分解機に於いてテストする。
処理物は買い物袋、ビニールシート、紐、帯、バンド、各種容器を２０ｋｇ投入し、設定温度の２５０℃に昇温１５分、融解維持時間５分で溶解油は古タイヤよりの乾留油を使用。残渣物は少量、採油量は８７％。【００２９】  前記テスト機において前記溶解油を用いて実施。
テスト温度は３５０℃で３０分間。
上記と同じ処理物と熱硬化性の溶接ワイヤーリール、古タイヤを投入。
採油量は重量比で４２％。残渣物は結晶物の消しゴム状固形物。【００３０】  テスト機は同じで溶解油は前回の残油に、補充した処理物は１００Ａ〜１５０ＡのＶＡフランジ、エルボー、パイプ等塩化ビニル廃プラスチック。
テスト温度５５０℃で３０分経過、採油量は重量比で６１％。
油化後の残渣物は多孔質で軽石状の黒色カーボン状物質となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明装置の１実施例の熱分解機の設置側面図である。
【図２】本発明装置のサイクロン型熱交換器と消臭装置を示した図である。
【図３】本発明装置の熱分解機と採油・消臭装置を示した図である。
【符号の説明】
【００３２】  １  投入ホッパー投入ゲート
２  ホッパー下部供給ゲート
３  受入れホッパー
４  吸気口
５  高周波誘導加熱コイル
６  熱分解機
７  排気口
８  排出口上部ゲート
９  排出口下部ゲート
１０  溶解油
１１  ギヤードモートル
Ａ  以上の機構を総称してＡグループ
Ｂ  ５〜１１の機構を総称してＢグループ
Ｃ  ５〜１１の機構を総称してＣグループ
１２  残渣物容器
１３  排出残渣物
１４  サイクロン型熱交換器
１５  サイクロン内筒
１６  サイクロン吸入口
１７  消臭装置吸入口
１８  採油タンク
１９  冷却水
２０  脱臭ろ過材
２１  消臭塔
２２  水タンク
２３  エジェクターポンプ
２４  水
Ａ′  Ａグループに付随する１４〜２４の機構を総称してＡ′グループ
Ｂ′  Ｂグループに付随する１４〜２４の機構を総称してＢ′グループ
Ｃ′  Ｃグループに付随する１４〜２４の機構を総称してＣ′グループ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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