(57)【要約】 【課題】燃焼ガスで廃プラスチックを加熱でき、しかも温度制御が簡単に行えると共の残渣の取り出しも簡単にできる小型廃プラスチック油化装置を提供する。【解決手段】廃プラスチックを熱分解し、その熱分解ガスを凝縮させて再生油を得るための小型廃プラスチック油化装置において、上下に鏡板１３を有する縦型円筒状の熱分解槽１０の上部に廃プラスチック投入部１４と熱分解ガス排出口１５を設け、その熱分解槽１０の外周下部に、燃焼ガスを導入する加熱ジャケット１６を形成し、熱分解槽１０の軸心に撹拌機２０を設け、その熱分解槽１０の底部の鏡板１３の中心に加熱ジャケット１６を貫通する軸筒２４を設け、その軸筒２４内に撹拌機２０の軸２１を挿通すると共にその軸２１に残渣を排出するスクリュー羽根２５を設けたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックを熱分解し、その分解ガスを凝縮させて再生油を得るための小型廃プラスチック油化装置において、上下に鏡板を有する縦型円筒状の熱分解槽の上部に廃プラスチック投入部と熱分解ガスの排出口を設け、その熱分解槽の外周下部に、燃焼ガスを導入する加熱ジャケットを形成し、熱分解槽の軸心に撹拌機を設け、その熱分解槽の底部の鏡板の中心に加熱ジャケットを貫通する軸筒を設け、その軸筒内に撹拌機の軸を挿通すると共にその軸に残渣を排出するスクリュー羽根を設けたことを特徴とする小型廃プラスチック油化装置。
【請求項２】
撹拌機は、正回転で溶融廃プラスチックを撹拌し、逆回転でスクリュー羽根が熱分解槽の底部に残った残渣を軸筒から押し出して排出する請求項１記載の小型廃プラスチック油化装置。
【請求項３】
熱分解ガス排出口に、冷却器を介して油水分離器が接続される請求項１又は２記載の小型廃プラスチック油化装置。
【請求項４】
油水分離器で回収された再生油を燃料とする加熱炉が設けられ、その加熱炉で発生した燃焼ガスが熱分解槽を加熱する加熱ジャケットに供給される請求項３記載の小型廃プラスチック油化装置。
【請求項５】
熱分解槽には、油水分離器で分離された水を導入する水供給ラインが接続され、熱分解槽に廃プラスチックが投入された後、熱分解槽に水供給ラインから水が供給され、その水を加熱して蒸気とし、その蒸気で熱分解槽内の空気を排出口を介してパージする請求項１〜４のいずれかに記載の小型廃プラスチック油化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃プラスチックを熱分解して再生油とする小型廃プラスチック油化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、農業用ポリエチレンシートやトレイなどを油化し再生油として再利用することが行われつつある。
【０００３】
農業用ポリエチレンシートやトレイなどの廃プラスチックには、土砂や紙などの異物が含まれているため、連続式廃プラスチック油化装置では、切断、洗浄などの前処理が必要となり装置が大型化するため経済性に問題があり、バッチ式プラスチック油化装置が、小型化でしかも、油化処理後には、土砂などはそのまま残渣として、紙などの有機物は炭化され残渣として自動的に排出されるため、経済的に優位である。
【０００４】
このバッチ式プラスチック油化装置は、特許文献１に示されるように廃プラスチックを溶融・ガス化するガス化部と、そのガス化した廃プラスチックの分解ガスを凝縮して再生油を回収する油化部とを有するもので、また廃発泡スチロールなどでは、特許文献２に示されるように、廃プラスチックを溶融する溶融部と、その溶融した溶融液を導入してガス化するガス化器と、ガス化したガスを冷却して再生油として回収する油化部とを備えている。
【０００５】
この特許文献１、２では、バッチ式で廃プラスチックを処理するため、切断、洗浄の前処理は必要がなく、廃プラスチックに含まれる異物は、処理後にガス化部や溶融部に残った残渣を取り出せばよい。
【０００６】
【特許文献１】特許第３６１９７３８号公報
【特許文献２】特開２０００−３１９６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、この廃プラスチックから再生油を回収する際の経済性を考慮した場合、特許文献２のように電気ヒータで廃プラスチックを加熱したのでは、温度制御性は良好なものの再生油の製造にコストがかかる問題がある。
【０００８】
また特許文献１に示されるように、ガスバーナの燃焼ガスで加熱し、その燃焼ガスをガス化炉のジャケットに流して廃プラスチックを加熱する方がコスト的に有利であるが、この燃焼ガスで加熱する場合は、処理に必要な温度制御が難しい問題がある。すなわち、廃プラスチックの熱分解温度は３５０℃以上であるが、燃焼ガス温度が８００℃以上であり、温度差が大きく、また燃焼ガスで廃プラスチックを炉の周囲から間接加熱するため、処理に必要な温度を制御することは困難である。
【０００９】
また、ジャケットを取り付けるため、円筒形の熱分解槽では、残渣の取り出しが困難であり、炉を箱形にしたのでは、温度差による熱応力対策に高度の技術が必要であった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、燃焼ガスで廃プラスチックを加熱でき、しかも温度制御が簡単に行えると共に残渣の取り出しも簡単にできる小型廃プラスチック油化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、廃プラスチックを熱分解し、その分解ガスを凝縮させて再生油を得るための小型廃プラスチック油化装置において、上下に鏡板を有する縦型円筒状の熱分解槽の上部に廃プラスチック投入部と熱分解ガス排出口を設け、その熱分解槽の外周下部に、燃焼ガスを導入する加熱ジャケットを形成し、熱分解槽の軸心に撹拌機を設け、その熱分解槽の底部の鏡板の中心に加熱ジャケットを貫通する軸筒を設け、その軸筒内に撹拌機の軸を挿通すると共にその軸に残渣を排出するスクリュー羽根を設けたことを特徴とする小型廃プラスチック油化装置である。
【００１２】
請求項２の発明は、撹拌機は、正回転で溶融廃プラスチックを撹拌し、逆回転でスクリュー羽根が熱分解槽本体底部に残った残渣を軸筒から押し出して排出する請求項１記載の小型廃プラスチック油化装置である。
【００１３】
請求項３の発明は、熱分解ガス排出口に冷却器を介して油水分離器が接続される請求項１又は２記載の小型廃プラスチック油化装置である。
【００１４】
請求項４の発明は、油水分離器で回収された再生油を燃料とする加熱炉が設けられ、その加熱炉で発生した燃焼ガスが熱分解槽を加熱する加熱ジャケットに供給される請求項３記載の小型廃プラスチック油化装置である。
【００１５】
請求項５の発明は、熱分解槽には、油水分離器で分離された水を導入する水供給ラインが接続され、熱分解槽に廃プラスチックが投入された後、熱分解槽に水供給ラインから水が供給され、その水を加熱して蒸気とし、その蒸気で熱分解槽内の空気を排出口を介してパージする請求項１〜４のいずれかに記載の小型廃プラスチック油化装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱分解槽を上下に鏡板を有する縦型円筒状に形成し、その熱分解槽に燃焼ガスを導入する加熱ジャケットを形成することで、熱応力に対して十分な強度を有し、また熱分解槽の底部に加熱ジャケットを貫通する軸筒を形成し、撹拌機の下部にスクリュー羽根を設けることで、熱分解後に残った残渣を容易に排出することができるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１は、小型廃プラスチック油化装置の全体図を示し、図２は図１に示した熱分解槽の拡大図を示したものである。
【００１９】
図１、図２において、１０は、架台１１に支持された熱分解槽で、縦型円筒状の胴部１２の上下に皿状又は球面状の鏡板１３、１３が設けられて形成される。熱分解槽１０の上部には、廃プラスチック投入部１４が設けられると共に熱分解ガス排出口１５が設けられる。
【００２０】
熱分解槽１０の外周下部には、燃焼ガスを導入する加熱ジャケット１６が形成される。加熱ジャケット１６は、熱分解槽１０の胴部１２の中央から底部の鏡板１３を覆うように形成され、その下部中央に燃料ガスの入口１７が形成され、上部に出口１８が形成され、また入口１７から出口１８にかけて導入された燃焼ガスが加熱ジャケット１６内を渦巻き状に流れるように、加熱ジャケット１６内にガイドベーン１９が設けられている。
【００２１】
熱分解槽１０の軸心には撹拌機２０が設けられる。撹拌機２０は、軸２１の下部に、底部の鏡板１３に沿った弓形状の撹拌翼２２が設けられ、中央に半径方向に棒状翼２３が設けられて形成される。
【００２２】
熱分解槽１０の底部の鏡板１３の中心には、加熱ジャケット１６を貫通して下方に延びる軸筒２４が設けられ、その軸筒２４内に撹拌機２０の軸２１が挿通されると共にその軸２１に残渣を排出するスクリュー羽根２５が設けられる。
【００２３】
撹拌機２０の軸２１は、軸筒２４の上部に設けた軸受２６と熱分解槽１０の上部の鏡板１３に設けた軸受２７で回転自在に支持されると共にモータ２８に連結される。このモータ２８には負荷検出装置３０が設けられ、負荷検出装置３０で検出された負荷状況により、廃プラスチックの投入後、その廃プラスチックの溶融したかどうか、またその溶融液ｍのレベルが検出できるようになっている。すなわち、廃プラスチックの投入時は、廃プラスチックの嵩比重があるため棒状翼２３が廃プラスチックに当たってこれが撹拌抵抗となり、溶融後は溶融液ｍのレベルが棒状翼２３の下方にあるため弓形状の撹拌翼２２のみが撹拌抵抗となり、また溶融液ｍのレベルが下がれば撹拌翼２２の撹拌抵抗が小さくなるため、負荷検出装置３０で検出された負荷状況で、これらの状態が検出できる。
【００２４】
加熱ジャケット１６の下方から突出した軸筒２４の外周は、断熱材３１で覆われ、また軸筒２４の下端には開閉自在な排出蓋３２が設けられ、その排出蓋３２にも断熱材３１が設けられる。軸筒２４には、排出蓋３２を開ける際に軸筒２４内に溜まった液分を排出する排出管３３が接続されると共にその排出管３３に排出弁３４が接続される。
【００２５】
熱分解槽１０の熱分解ガス排出口１５には分解ガスライン３５を介して冷却器３６が接続され、その冷却器３６にライン３７を介して油水分離器３８が接続される。
【００２６】
冷却器３６には冷水塔４０が接続され、冷水塔４０から冷却水を冷却器３６に供給し、冷却後の水を冷水塔４０に戻して空冷し再度冷却水として冷却器３６に供給循環するようになっている。
【００２７】
油水分離器３８は、上下が半円球に形成された竪型円筒状に形成され、支持脚４１にて支持される。油水分離器３８は、比重差により油ｏと水ｗを分離し、分離された水ｗは底部に溜まり、その上部に油ｏが溜まり、凝縮しないオフガスｇが上部に溜まる。
【００２８】
油水分離器３８の底部と熱分解槽１０の上部を結んで水供給ライン４２が接続されると共にその水供給ライン４２にスプレーポンプ４３が接続される。
【００２９】
油水分離器３８には、回収した油ｏをライン４５を介して導入して再生油タンク４６が接続される。
【００３０】
再生油タンク４６には給油ライン４７が接続されると共に再生油ポンプ４８が接続され、その給油ライン４７にて、加熱炉５０のバーナ５１に、再生油を燃料として供給できるようにされ、またその給油ライン４７に三方弁５２を介して再生油回収ライン５３が接続される。
【００３１】
油水分離器３８の上部に溜まるオフガスｇはブロア５５よりオフガスライン５６にて加熱炉５０のバーナ５１に供給される。ブロア５５はインバータモータ５７で駆動され、そのインバータモータ５６が熱分解槽１０の上部に接続した圧力検出器５８により制御されるようになっている。
【００３２】
加熱炉５０のバーナ５１に供給する燃焼空気は、インバータモータ６１で駆動される押込ファン６０から空気供給ライン６２を介して供給される。
【００３３】
加熱炉５０は、燃焼ガスライン６４を介して加熱ジャケット１６の入口１７と接続され、また加熱ジャケット１６の出口１８には排ガスライン６５が接続される。
【００３４】
排ガスライン６５と空気供給ライン６２には空気予熱器６６が接続され、排ガスライン６５の排ガスで、空気供給ライン６２からバーナ５１に至る燃焼空気を予熱できるようになっている。
【００３５】
排ガスライン６５には誘引ファン６８が接続され、その誘引ファン６８がインバータモータ６９で駆動されると共にそのインバータモータ６９が燃焼ガスライン６４に接続した圧力検出器７０にて制御されるようになっている。
【００３６】
誘引ファン６８からの排ガスの一部が戻しライン７１にてバーナ５１に戻せるようになっており、また空気供給ライン６２には、三方弁７２より分岐空気ライン７３を介して、燃焼ガスライン６４に接続される。
【００３７】
燃焼ガスライン６４には、加熱ジャケット１６に供給する燃焼ガスの温度を検出する温度検出器７５が接続され、その温度検出器７５にて、給油ライン４７に接続した三方弁５２を切替制御してバーナ５１に供給する再生油量を調整できるようになっている。
【００３８】
図３は、図１で説明した小型廃プラスチック油化装置の処理フローを示したものであり、この処理フローを説明する。
【００３９】
先ず熱分解槽１０に廃プラスチックからなる原料を投入１４Ａする。次に、原料投入後の熱分解槽１０内は空気で満たされているため、油水分離器３８の水をスプレーポンプ４３から水供給ライン４２を介して水噴射１０Вを行う。これにより、廃プラスチックに付着した土砂等の大部分が除去され、熱分解槽１０に溜まる。その後、加熱炉５０をスタートさせ、高温の燃焼ガスを燃焼ガスライン６４から熱分解槽１０の加熱ジャケット１６内に供給して、水蒸気で熱分解槽１０内の空気排出１０Ｃを行った後、燃焼ガスの温度を上げて熱分解槽１０内の廃プラスチックを溶融１０Ｄすると共に熱分解１０Ｅする。
【００４０】
熱分解で発生した熱分解ガスは  分解ガスライン３５を介して冷却器３６に供給され、冷却塔４０からの冷却水により冷却油化３６Ｇされ、油水分離器３８に供給される。
【００４１】
油水分離器３８では、回収した油を再生油タンク４６に溜め、オフガスは、ブロア５５から加熱炉５０のバーナ５１に供給し、加熱炉５０で可燃分が燃焼されて加熱ジャケット１６に供給された後、誘引ファン６８から排ガスと共に排気される。
【００４２】
また再生油タンク４６に溜められた油は、一部バーナ５１にて燃料油として供給され、残りは再生油Ｏとして回収される。また溶融１０Ｄ、熱分解１０Ｅが完了した後は、残渣排出１０Ｆを行って回収する。
【００４３】
この処理フローを図１に戻ってさらに詳しく説明する。
【００４４】
廃プラスチックの原料投入後は、熱分解槽１０内を密閉すべく、原料投入部１４の蓋と排出蓋３２の開閉を油圧で自動的に行うが、ボルト締め付けで人力により開閉しても良い。
【００４５】
原料投入後、油水分離器３８の水をスプレーポンプ４３から水供給ライン４２を介して水を一定量供給し、加熱炉５０をスタートさせ、高温の燃焼ガスを燃焼ガスライン６４から熱分解槽１０の加熱ジャケット１６内に供給すると槽内の水は水蒸気となる熱分解槽１０内の空気のパージを行う。
【００４６】
燃焼ガスの温度を上げて熱分解槽１０内の廃プラスチックを溶融すると共に熱分解する。この溶融、熱分解において、廃プラスチックは、ポリエチレンシートであれば、熱分解槽１０内を３５０℃以上に加熱することで溶融し、熱分解する。
【００４７】
空気のパージ（排出）から熱分解の処理において、加熱ジャケット１６に供給する高温の燃焼ガスの温度は、温度検出器７５で、自動制御され、先ず立ち上がりは緩やかに上昇するようにされ、温度上昇後は一定の温度となるように制御される。
【００４８】
すなわち、温度検出器７５は、燃焼ガス温度が必要な温度となるように三方弁５２を制御して燃焼炉５０への再生油の供給量を制御する。
【００４９】
このように、熱分解槽１０の加熱ジャケット１６に供給する燃焼ガスの温度を緩やかに上昇させることで、熱分解槽１０に過大な熱応力がかからないようにされる。
【００５０】
この熱分解槽１０の熱分解により、熱分解ガスは、熱分解ライン３５を介して冷却器３６に供給され、冷却塔４０からの冷却水により油化され、油水分離器３８に供給され、そこで油分が回収される。油水分離器３８で油化されないオフガスｇは、ブロア５５からバーナ５１に供給されて可燃分が燃焼され、燃焼ガスと共に加熱ジャケット１６に供給され、その加熱ジャケット１６から排ガスライン６５を介し、誘引ファン６８より大気に排気される。
【００５１】
熱分解が起こると、熱分解槽１０の圧力検出器５８の検出圧力が、初めに上昇する。この際、圧力検出器５８が＋１０ｍｍＨ2Ｏ程度となるようにブロア５５をインバータモータ５７で制御するが、熱分解が終わると熱分解ガス発生がなくなるため、インバータモータ５７はブロア５５の回転数を低下させて、圧力検出器５８での圧力を設定の圧力となるようにその排出量を制御する。よって、インバータモータ５７の回転数が、設定値の２５％程度になったときに熱分解を完了とし、加熱工程を終了する。
【００５２】
熱分解槽１０の圧力を、＋１０ｍｍＨ2Ｏ程度の正圧になるように制御することで、安全に運転することができる。すなわち、熱分解槽１０が負圧で運転され、万一にクラック等が発生した場合には外部空気が熱分解１０内に吸引されて爆発のおそれがあるが、正圧にすることで、これを防止することができる。またこの際のガスの外部への漏れはガス検知器で簡単に検出できるため安全対策上優位である。
【００５３】
この熱分解槽１０での溶融、熱分解中、撹拌機２０は、正回転で駆動され、溶融液ｍを撹拌し、加熱ジャケット１６と融液の熱交換を促進して熱分解ガス排出を促すが、熱分解終了後には、撹拌を停止し、熱分解槽１０の底部や軸筒部２４に溜まった残渣油を排出管３３から排出し、その後、排出蓋３２を開くと共に撹拌機２０を逆回転することによりスクリュー羽根２５にて残渣Ｓを軸筒２４から排出する。
【００５４】
このように、溶融、熱分解時には撹拌機２０を正回転して溶融液ｍを撹拌し、熱分解が完了した後は、その撹拌機２０を逆回転することでスクリュー羽根２５による押し出し力で残渣Ｓを熱分解槽１０から排出することが可能となる。
【００５５】
なお、熱分解完了時は、バーナ５１は再生油の供給を止めるが、暫くは油化されないオフガス（低沸点炭化水素）ｇがブロア５５を経由してバーナ５１に供給されるため、これらを焼却したのち、加熱炉５０を停止する。また、バーナ５１への燃料油供給を停止後は、冷却工程となり、押込ファン６０からの空気を分岐空気ライン７３を介して燃焼ガスライン６４に流して加熱ジャケット１６に供給し、熱分解ガスライン３５に接続した温度計７７が約１００℃になれば冷却完了と見なし、全ての機器を停止する。この冷却工程においても、熱分解槽１０に熱応力が発生しないように、押込ファン６０からの空気量を調整して緩やかに冷却するようにする。
【００５６】
図４は、本発明の変形例を示したものである。
【００５７】
図１〜図３の実施の形態においては、熱分解槽１０からの熱分解ガスを熱分解ガスライン３５を介して冷却器３６で、冷却油化して、油水分離器３８で再生油Ｏを回収する例で説明したが、廃プラスチックの種類や熱分解ガスの留分によっては、重油相当の留分から揮発成分まで種々の留分がある場合、熱分解ガスを異なる温度で冷却して、沸点ごとに分留回収するようにしたものである。
【００５８】
すなわち、先ず第１冷却器３６ａで、熱分解ガスを冷却空気で３４０℃に冷却し、これを高沸点分離器３８ａで分離する。次に高沸点分離器３８ａでのガス分を第２冷却器３６ｂに供給して２００℃に冷却し、これを中間沸点分離器３８ｂで分離して中間沸点成分を回収し、次にそのガス分を第３冷却器３６ｃに供給して１００℃以下に冷却し、低沸点成分と水とを回収すると共にこれを分離し、またオフガスはブロア５５で加熱炉５０のバーナ５１に供給するようにしたものである。またこの際、冷水塔４０の冷却水は、第３冷却器３６ｃから第２冷却器３６ｂに流して冷水塔４０に戻し循環するように構成する。
【００５９】
本例においては、分解ガスを留分毎に再生油に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施の形態を示す全体図である。
【図２】図１に示した熱分解槽の拡大図である。
【図３】図１における処理フローを説明する図である。
【図４】図１における冷却器と油水分離器の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  熱分解槽
１３  鏡板
１４  廃プラスチック投入部
１５  排出口
１６  加熱ジャケット
２０  撹拌機
２１  軸
２４  軸筒
２５  スクリュー羽根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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