(57)【要約】    【課題】  過熱水蒸気との反応により、触媒を用いる必要なく常圧下でプラスチックを効率良く分解して油分を生成し、それを安全に取り出すことができ、生成して取り出した油分と水を効率良く分離することができるプラスチック油化装置の提供。    【解決手段】  加熱室１２内に反応槽１０を設け、反応槽１０の外側を覆う水蒸気導入ジャケット１６を設ける。水蒸気導入ジャケット１６から反応槽１０内に水蒸気を噴出するための多数の水蒸気噴出ノズル２２設ける。水蒸気導入ジャケット１６内に導入された水蒸気は、過熱され、水蒸気噴出ノズル２２を介し反応槽１０内に噴出する。反応槽１０内において水蒸気気相中でプラスチックが分解し、その分解により生成した油分が、水蒸気噴出ノズル２２を介して反応槽１０内に噴出した水蒸気と共に排出孔２６を介して反応槽１０外部に排出される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックを分解させるための反応槽と、その反応槽が内部に設けられた加熱室と、加熱装置と、水蒸気並びにプラスチックの分解物を反応槽から排出するための排出部を備えるプラスチック油化装置であって、
前記反応槽は、前記加熱室内における外側に、その反応槽の少なくとも一部を覆う水蒸気導入層を有し、
前記水蒸気導入層に水蒸気を導入する導入部と、前記水蒸気導入層から反応槽内に水蒸気を噴出するための水蒸気噴出ノズルを有し、
前記加熱装置は、水蒸気導入層内に導入された水蒸気を過熱するものであり、
過熱された水蒸気が水蒸気導入層から水蒸気噴出ノズルを介し反応槽内に噴出することにより、反応槽内において水蒸気気相中でプラスチックが分解し、その分解により生成した油分が、水蒸気噴出ノズルを介して反応槽内に噴出した水蒸気と共に前記排出部を介して反応槽外部に排出されることを特徴とするプラスチック油化装置。
【請求項２】
反応槽内の一部又は全部がプラスチック収容部であり、そのプラスチック収容部に対し満遍なく過熱水蒸気が噴出するように多数の水蒸気噴出ノズルが配設された請求項１記載のプラスチック油化装置。
【請求項３】
排出部を介して反応槽外部に排出される成分のうち、水蒸気の重量が油分の重量の１０倍以下である請求項１又は２記載のプラスチック油化装置。
【請求項４】
水蒸気により搬送されて排出部を介して反応槽外部に排出される油分が導入される傾斜板分離装置を備え、その傾斜板分離装置において、水分と油分が分離される請求項１、２又は３記載のプラスチック油化装置。
【請求項５】
傾斜板分離装置における傾斜板の上端及び下端にそれぞれ垂直方向の上端板部及び下端板部が設けられている請求項４記載のプラスチック油化装置。
【請求項６】
上記排出部と傾斜板分離装置の間に脱塩素装置が介在する請求項４又は５記載の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、過熱水蒸気によりプラスチックを直接分解して油分を生成するプラスチック油化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックを工業規模で分解して油化する技術として、プラスチックを直接過熱して溶融分解する技術や、高温水蒸気によりプラスチックを油化する装置が知られている。
【０００３】
しかしながら、直接熱分解を行う場合、高温を必要とし、また再合成の問題が生じるため、油化効率が悪かった。また、高温水蒸気によりプラスチックを油化する装置の多くは、触媒の使用や高温水蒸気の供給方法に問題があり、プラスチックの十分な分解や良質の分解油を得る上で難しい点があった。ゼオライトやセラミックスに金属触媒をコーティングして水蒸気と接触させる方法のように触媒を用いる場合、触媒の寿命が問題となると共に、生成物の種類が多くなり、利用可能な油分を十分に効率良く製造する上で困難があった。
【０００４】
また、このような従来の技術においては、油分中の揮発成分が高濃度となるため、装置自体の気密性やその取り扱いにおいて困難を伴う部分が多く見られた。そのため、プラスチックの分解油分を再度蒸留する必要が生じたり、装置の気密性を高めて空気が入らないようにすることが求められ、高価な装置とならざるを得なかった。これらは、対象となるプラスチックの種類によっても変化するが、直接プラスチックを加熱する方式が主流を占めてきたということにも起因するものと考えられる。
【０００５】
特開平６−２９８９９４号公報（特許文献１）には、水蒸気又は不活性ガスの供給路と、廃プラスチックの供給路と、横型熱分解炉と、熱分解残渣の取り出し口と、熱分解ガスを油化させる冷却装置と、油化されない熱分解ガスを燃焼させる燃焼装置と、燃焼によって加熱されて気体又は液体を該熱分解炉に設けたジャケットに導入する熱回収装置とから成ることを特徴とする廃プラスチックの熱分解装置が開示されている。
【０００６】
この熱分解装置は、伝熱効果の優れた横型熱分解炉に効率の良い熱回収を行うため、多量の廃プラスチックを効率良く熱分解処理し、ワックス、液状油を収率良く、且つエネルギー効率良く得ることができる。又、廃プラスチックを高温度水蒸気又は不活性ガスと共に熱分解するため、空気の混入を防止し、熱分解炉内での燃焼および爆発を防止することができる。更に、熱分解炉内の撹拌が回転翼を取り付けた回転軸を用いるため、電線等の金属が混入した自動車のシュレッダーダスト等を投入しても、熱分解炉内で詰まってしまうことがなく、異物が混入しても、支障なく熱分解できるものとされている。
【０００７】
しかしながら、特開平６−２９８９９４号公報に記載されている水蒸気供給路は、横型熱分解炉の基端部に設けられているので、炉内のプラスチック全般にわたり十分に過熱された水蒸気を供給することはできない。そのため、プラスチックの熱分解により良質な油分を効率良く得ることは困難であった。
【０００８】
また、生成した油分と水の分離において、従来は、遠心分離機、フィルタープレス、簡単な浮上分離槽等が用いられていた。しかしながらこれらには、高価格であり、分離が不十分である等の問題があった。そのため、安価でより高性能な油分と水の分離装置が望まれていた。
【特許文献１】特開平６−２９８９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来技術に存した上記のような課題に鑑み行われたものであって、その目的とするところは、過熱水蒸気との反応により、触媒を用いる必要なく常圧下でプラスチックを効率良く分解して油分を生成し、それを安全に取り出すことができるプラスチック油化装置を提供すること、及び、生成して取り出した油分と水を効率良く分離することができる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】
【００１０】
上記目的を達成する本発明のプラスチック油化装置は、
プラスチックを分解させるための反応槽と、その反応槽が内部に設けられた加熱室と、加熱装置と、水蒸気並びにプラスチックの分解物を反応槽から排出するための排出部を備えるプラスチック油化装置であって、
前記反応槽は、前記加熱室内における外側に、その反応槽の少なくとも一部を覆う水蒸気導入層を有し、
前記水蒸気導入層に水蒸気を導入する導入部と、前記水蒸気導入層から反応槽内に水蒸気を噴出するための水蒸気噴出ノズルを有し、
前記加熱装置は、水蒸気導入層内に導入された水蒸気を過熱するものであり、
過熱された水蒸気が水蒸気導入層から水蒸気噴出ノズルを介し反応槽内に噴出することにより、反応槽内において水蒸気気相中でプラスチックが分解し、その分解により生成した油分が、水蒸気噴出ノズルを介して反応槽内に噴出した水蒸気と共に前記排出部を介して反応槽外部に排出されることを特徴とする。
【００１１】
プラスチックを分解して油化するには、反応槽内に対象プラスチックを装入し、水蒸気供給源から水蒸気導入層に水蒸気を導入し、加熱装置により、加熱室内における水蒸気導入層内に導入された水蒸気を過熱すると共に反応槽を加熱する。
【００１２】
水蒸気導入層に導入された水蒸気は、水蒸気導入層において過熱され、水蒸気噴出ノズルを介して反応槽内に噴出する。加熱装置により加熱される反応槽内において、プラスチックは、水蒸気導入層において過熱されて水蒸気噴出ノズルを介して反応槽に噴出した過熱水蒸気と反応して、触媒を用いる必要なく常圧下で、水蒸気気相中において効率良く分解する。分解により生成した油分は、水蒸気噴出ノズルを介して反応槽内に噴出する水蒸気により搬送され、排出部を介して反応槽外部に排出されるので、安全に取り出すことができる。
【００１３】
本発明のプラスチック油化装置は、反応槽内の一部又は全部がプラスチック収容部であり、そのプラスチック収容部に対し満遍なく過熱水蒸気が噴出するように多数の水蒸気噴出ノズルが配設されたものとすることが望ましい。
【００１４】
この場合、水蒸気導入層に導入された水蒸気は、水蒸気導入層において過熱され、多数の水蒸気噴出ノズルを介して反応槽内のプラスチック収容部に対し満遍なく過熱水蒸気が噴出する。そのため、反応槽内のプラスチック収容部において過熱水蒸気とプラスチックが効率良く反応し、水蒸気気相中でそのプラスチックが効率良く分解する。
【００１５】
上記プラスチック油化装置は、排出部を介して反応槽外部に排出される成分のうち、水蒸気の重量が油分の重量の１０倍以下であるものとすることが望ましい。
【００１６】
また本発明のプラスチック油化装置は、水蒸気により搬送されて排出部を介して反応槽外部に排出される油分が導入される傾斜板分離装置を備え、その傾斜板分離装置において、水分と油分が分離されるものとすることが望ましい。
【００１７】
この場合、水蒸気により搬送されて排出部を介して反応槽外部に排出される油分は、傾斜板分離装置に導入され、その傾斜板分離装置において水分と油分が分離される。
【００１８】
また、このプラスチック油化装置は、傾斜板分離装置における傾斜板の上端及び下端にそれぞれ垂直方向の上端板部及び下端板部が設けられているものとすることが望ましい。
【００１９】
この場合、傾斜板の上端及び下端にそれぞれ垂直方向に設けられた上端板部及び下端板部により油分含有水が整流され、傾斜板において油分含有水の流れに偏りが生じて油水分離効率が低下することが防がれる。
【００２０】
また、本発明のプラスチック油化装置は、上記排出部と傾斜板分離装置の間に脱塩素装置が介在するものとすることが望ましい。
【００２１】
塩素を含むプラスチックの場合も、脱塩素装置により脱塩素された後に傾斜板分離装置において水分と油分が分離されるので、塩化水素などの塩素含有有害物の発生が防がれる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のプラスチック油化装置によれば、プラスチックは、水蒸気導入層において過熱されて水蒸気噴出ノズルを介して反応槽に噴出した過熱水蒸気と反応して、触媒を用いる必要なく常圧下で、水蒸気気相中において効率良く分解し、分解により生成した油分は、水蒸気噴出ノズルを介して反応槽内に噴出する水蒸気により搬送されて排出部を介し反応槽外部に排出されるので、安全に取り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図面は何れも本発明の実施の形態の例としてのプラスチック油化装置に関するものであって、図１は反応槽及び加熱室等に関する模式要部断面図、図２は傾斜板分離装置に関する模式要部断面図である。
【００２５】
プラスチック油化装置は、プラスチックを分解させるための直方体形状（この形状に限るものではない。）の反応槽１０と、その反応槽１０が内部に設けられた加熱室１２を備える。対象プラスチックの例としては、ＰＥＴ、ポリエチレン、ポリアクリルアマイド、塩化ビニル等を挙げることができる。２種類以上を一度に処理することも可能である。
【００２６】
反応槽１０の上部は加熱室１２外に臨み、反応槽１０の側面部及び底面部は加熱室１２内に位置する。反応槽１０の下部は加熱室１２の底部に対し支持されている。加熱室１２は断熱壁１４によって覆われている。
【００２７】
反応槽１０は、相対する１対の側面部と底面部を覆う水蒸気導入ジャケット１６（水蒸気導入層）を有する。水蒸気導入ジャケット１６の上部には、反応槽１０内に水蒸気を供給するための外部のボイラー１８（水蒸気供給源の一例であり、これに限るものではない。）から水蒸気を導入する水蒸気導入部２０を有する。水蒸気導入部２０は２箇所以上とすることもできる。反応槽１０内のうち上端部を除く部分がプラスチック収容部である。水蒸気導入ジャケット１６と反応槽１０の間には、水蒸気導入ジャケット１６の内側壁から反応槽１０内のプラスチック収容部に対し満遍なく過熱水蒸気が噴出するように多数の水蒸気噴出ノズル２２が設けられている。水蒸気導入ジャケット１６は、加熱室１２内における反応槽１０の全外側面及び底面を覆うものとすることもでき、一部を覆うものとすることもできる。
【００２８】
反応槽１０の上部には、廃プラスチック等の対象プラスチックＰを反応槽１０内に装入するための開閉可能な投入口２４と、水蒸気並びにプラスチックの分解物（液体状、固体状、又は気体状物）を反応槽１０から排出するための排出孔２６（排出部）が設けられている。排出孔２６と傾斜板分離装置２８の導入部の間は排出管３０により連結されている。プラスチックの分解処理は、バッチ処理の他、連続処理又は断続処理とすることもできる。連続又は断続処理の場合、反応槽１０への対象プラスチックの装入において空気が反応槽１０に混入することを排除するために水蒸気による空気の遮蔽を行うことが望ましい。
【００２９】
加熱室１２の一端に、バーナ３２（加熱装置）が設けられている。バーナ３２は、加熱室１２内における水蒸気導入ジャケット１６に導入された水蒸気を過熱すると共に反応槽１０を加熱する。反応槽１０に対する加熱は、直接的に又は水蒸気導入ジャケット１６を介して間接的に行われ得る。過熱水蒸気の温度は、例えばペットボトルを対象とした場合、２００−５００℃程度である。過熱水蒸気は、分解対象プラスチックの重量の２−５倍程度を用いることが好ましい。バーナは１又は２以上設けることができる。
【００３０】
反応槽１０内に噴出する過熱水蒸気の温度は、例えば常に設定温度の１０％以内の変動幅内に制御することが好ましい。これによって生成油分の品質を好適に維持することができる。このような過熱水蒸気の温度制御は、例えば反応槽１０内に温度センサを設け、検出温度に基づいてバーナ３２の燃焼を適宜方式により制御することにより行うことができる。
【００３１】
反応槽１０内に対象プラスチックＰを装入し、ボイラー１８から水蒸気導入ジャケット１６に水蒸気を導入し、バーナ３２により、加熱室１２内における水蒸気導入ジャケット１６内に導入された水蒸気を過熱すると共に反応槽１０を加熱する。すると、水蒸気導入ジャケット１６に導入された水蒸気は、水蒸気導入ジャケット１６において過熱され、多数の水蒸気噴出ノズル２２を介して反応槽１０内のプラスチック収容部に対し満遍なく噴出する。バーナ３２により加熱される反応槽１０内において、プラスチックは反応槽１０に噴出した過熱水蒸気と効率良く反応し、触媒を用いる必要なく常圧下で、水蒸気気相中において効率良く分解する。
【００３２】
分解により生成した油分は、水蒸気噴出ノズル２２を介して反応槽１０内に噴出する水蒸気により、水蒸気中に浮遊した状態又はその他の状態で搬送され、排出孔２６を介して反応槽１０外部に排出されるので、安全に取り出すことができる。プラスチックの分解により分解ガスやその他の物質が発生した場合は、それらも随伴して排出孔２６から排出され得る。水蒸気及び水蒸気中の油分等は、反応槽１０に噴出する水蒸気の圧力により、又は水蒸気の圧力の他に吸引ファン等を設けてその圧力により排出及び搬送することができる。排出孔２６を介して反応槽１０外部に排出される成分のうち、水蒸気の重量は、油分の重量の１０倍以下であるものとすることが好ましい。
【００３３】
図３のフロー図に示す例では、反応槽１０の排出孔２６と傾斜板分離装置２８の間に脱塩素装置３４が介在するものとしている。
【００３４】
脱塩素装置３４を介在させることにより、塩化ビニルのように塩素を含むプラスチックの場合も、脱塩素装置３４により脱塩素された後に傾斜板分離装置２８において水分と油分が分離されるので、塩化水素などの塩素含有有害物の発生が防がれる。
【００３５】
脱塩素装置３４へ供給される水蒸気と分解生成油分等の混合物の温度は、好ましくは１００−２５０℃である。前記混合物を所望の温度にする上で、必要に応じ反応槽１０と脱塩素装置３４の間に熱交換装置を設けることができる。また、脱塩素装置３４内における水蒸気と分解生成油分等の混合物の滞留時間は０．５−１８０秒間程度が好ましい。
【００３６】
傾斜板分離装置２８は、下部を除いて水平方向に二つに区画されている。第１区画３６の上部には排出管３０の下向き先端部が位置する油水受容器３８が設けられ、第２区画４０には、下部から中部にかけての水平方向全体にわたり、傾斜板４２が多数平行状に設けられた分離部４４が形成されている。傾斜板４２の上端及び下端には、それぞれ垂直方向の上端板部４６及び下端板部４８が設けられている。
【００３７】
第２区画４０における分離部４４の下方の側壁部には、分離水取出口５０が設けられている。また、第２区分における分離部４４の上方の分離油層５２が形成される位置の側壁部には、分離油取出口５４が設けられている。
【００３８】
水蒸気により搬送されて排出孔２６を介して反応槽１０外部に排出される油分は、排出管３０により脱塩素装置３４を経て傾斜板分離装置２８に導入され、その傾斜板分離装置２８において水分と油分が分離される。傾斜板４２の上端及び下端にそれぞれ垂直方向に設けられた上端板部４６及び下端板部４８により、油分含有水が整流されるので、傾斜板４２において油分含有水の流れに偏りが生じて油水分離効率が低下することが防がれる。尤も、このような上端板部及び下端板部を有しないものとすることもできる。
【００３９】
傾斜板分離装置２８内における液状の分解生成油と水の滞留時間は２０−４８０分間とすることができる。好ましくは４０−１８０分間である。
【００４０】
なお、傾斜板分離装置２８には、ドレン抜きや、水蒸気と油分等の混合物を導入するための吸引フアン等を設けることもできる。
【実施例】
【００４１】
上記プラスチック油化装置を用いてペットボトルを油化処理して得られた固形物を含む黒褐色生成物を、遠心分離（２０００ｒｐｍ×３０分間）後、濾紙（５Ｂ）を用いて減圧濾過した濾液の分析したところ、表１記載の結果が得られた。
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】反応槽及び加熱室等に関する模式要部断面図である。
【図２】傾斜板分離装置に関する模式要部断面図である。
【図３】別の例のフロー図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０      反応槽
１２      加熱室
１４      断熱壁
１６      水蒸気導入ジャケット
１８      ボイラー
２０      水蒸気導入部
２２      水蒸気噴出ノズル
２４      投入口
２６      随伴して排出孔
２８      傾斜板分離装置
３０      排出管
３２      バーナ
３４      脱塩素装置
３６      第１区画
３８      油水受容器
４０      第２区画
４２      傾斜板
４４      分離部
４６      上端板部
４８      下端板部
５０      分離水取出口
５２      分離油層
５４      分離油取出口
Ｐ        対象プラスチック
【図１】
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【図２】
2009221236.tif 000005
【図３】
2009221236.tif 000006