(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉に石炭を装入しない炭化室を定めておき、該炭化室の底部にコークス層を常時敷き詰め、この炭化室内を所定温度になるように加熱しながら前記炭化室へ廃プラスチックを装入して熱分解させ、熱分解ガスをコークス炉ガスと共に回収することを特徴とするコークス炉ガスの発熱量増加方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチックをコークス炉に装入して熱分解させ、コークス炉ガスの発熱量を増加させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物となったプラスチック（以下、廃プラスチックと言う）は、現在のところ、その殆どが埋め立てや焼却処理によって処分されているが、これを有効に利用するための種々の提案がなされている。それらの提案の一つとして、コークスの製造時に、廃プラスチックを石炭と共にコークス炉に装入して熱分解し、これによって発生した高発熱量のガスを石炭から発生したガスと共にコークス炉ガスとして回収する技術がある。
【０００３】
例えば、特開平４−４１５８８号公報には、廃プラスチックを石炭に混ぜて装入し乾留する方法、および乾留された炭化室内の赤熱コークス上（炭化室の上部空間）に廃プラスチックを装入して熱分解させ、分解ガスを回収する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、廃プラスチックをコークス炉へ装入して熱分解する上記従来技術においては、何れについても、次のような問題点がある。まず、廃プラスチックを石炭に混ぜて装入する方法においては、廃プラスチックを細かく粉砕しなければならないと言う問題がある。粒径の大きい廃プラスチックを配合すると、その粒子が配合された箇所のガス発生量が局部的に非常に多くなるので、その箇所に形成されるコークスの気孔（揮発分が揮散した際にできる空洞）が大きくなり、コークス強度の低下がもたらされる。このようなことに起因するコークス強度の低下を避けるためには、配合する廃プラスチックの大きさを１ｍｍ以下程度にしなければならないものとされている。このため、廃プラスチックの粉砕費が多額になると言う不利益がもたらされる。
【０００５】
一方、廃プラスチックを炭化室内の赤熱コークス上に装入する方法によれば、廃プラスチックだけを単独で装入するので、廃プラスチックを細かく粉砕する処理をする必要はないが、また別の問題が発生する。
【０００６】
廃プラスチックを高温で熱分解させた場合、廃プラスチックは、まず、分子量の大きい物質に分解され、そのままの状態で気化するが、この熱分解途中の分子量の大きい物質が、高温条件下に置かれている間にさらに熱分解されると言う経路を経て、常温で気体の炭化水素を主体とするガスとなる。このような経過を経るプラスチックの熱分解は、一般に、３５０℃〜１０００℃の温度領域で起こる。例えば、代表的なプラスチックの一つであるポリオレフィン系のものの熱分解は、３５０℃〜５００℃程度に加熱された時点から開始されるが、短時間の間に、常温で気体状態の炭化水素（Ｃ4 以下の炭化水素）に分解してガス化させるためには、９００℃以上、好ましくは１０００℃以上に加熱する必要がある。
【０００７】
しかし、廃プラスチックを炭化室の赤熱コークス上（炭化室の上部空間）へ装入した場合、炭化室の上部空間は温度が８００℃程度であって、廃プラスチックの熱分解初期に生成した高分子量の物質を短時間で分解してガス化することができる温度領域には達していないので、廃プラスチックの熱分解ガスは分解不十分のまま排出される。その後、排出ガスの温度低下に伴って、廃プラスチックの熱分解初期に生成した高分子量の物質の一部がガス流路の壁面に付着する。さらに、上記高分子量の物質は、気化後、短時間の間に炭化室の上部空間から吸引されてガス精製系の流路へ抜き出されてしまうので、低分子量化されないままコークス炉ガス中に混入し、上記高分子量の物質の付着が一層起こりやすくなる。
【０００８】
このため、高分子量の物質が炭化室の上部や上昇管などガス流路の壁面に多量に付着し、これによってガス流路が短期間で詰まり、発生ガスの吸引に支障が生ずるようになる。
【０００９】
上述のように、廃プラスチックを石炭に混ぜて装入する方法においては、廃プラスチックを細かく粉砕しなければならないと言う問題があり、また、廃プラスチックを赤熱コークス上に装入する方法においては、ガス流路が詰まり、操業に支障を来すと言う問題があった。
【００１０】
本発明は、装入する廃プラスチックを細かく粉砕しなくてもよく、また廃プラスチックを装入しても、ガス流路に詰まりが発生しないコークス炉ガスの発熱量増加方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明においては、コークス炉に石炭を装入しない炭化室を定めておき、該炭化室の底部にコークス層を常時敷き詰め、この炭化室内を所定温度になるように加熱しながら上記炭化室へ廃プラスチックを装入して熱分解させ、熱分解ガスをコークス炉ガスと共に回収する。
【００１２】
本発明は、石炭を装入しない炭化室（廃プラスチック分解用の炭化室）を設けておき、この分解用炭化室に廃プラスチックを装入して熱分解させる方法であるが、コークス炉の炭化室内は両側の燃焼室からの間接加熱される空間なので、分解用炭化室へ装入された廃プラスチックは燃焼することなく、熱分解される。また、コークス炉の炭化室は通常の操業においては１０００〜１１００℃の温度領域に維持されるので、上記分解用炭化室は１０００℃以上の高温に保持することができる空間である。このため、分解用炭化室へ装入された廃プラスチックはその底部で熱分解するが、この熱分解の初期に生成した高分子量の物質は気化した後、１０００℃以上の高温領域に保持されている空間を上昇する間に分解が進行し、すべてが低分子量の物質になってガス化される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明における廃プラスチック装入方法の一例を示す説明図である。図１において、１は１０００℃以上の所定温度領域に保持される分解用炭化室、２は装入孔、３はガス上昇管である。また、１１は装炭車１０に付設された廃プラスチックの積載ホッパーであり、この積載ホッパー１１の下部には、その上下にダンパー１３ａ，１３ｂを有するチャージホッパー１２が取付けられている。３０は廃プラスチックを示し、４０はコークス層を示す。
【００１４】
廃プラスチック３０は、その熱分解が急激に起こらないように、できるだけ大きなものがよい。また、コークス層４０は分解用炭化室１の底部に常時敷き詰められた状態になっている。このコークス層４０は廃プラスチック装入時の衝撃を吸収させるためのクッションの役目をなすと共に、装入された廃プラスチックが部分的に融解した場合に、その溶融プラスチックが熱分解されるまでの間保持する役目をする。
【００１５】
この方法においては、廃プラスチックの炭化室への装入は断続的に行われる。廃プラスチックの装入に際しては、分解用炭化室の上へ装炭車１０を移動した後、チャージホッパーの下のダンパー１３ｂを閉にした状態で、上のダンパー１３ａを開にする。このダンパー操作によって、積載ホッパー１１中の廃プラスチック３０が落下し、廃プラスチックのチャージホッパー１２への受け入れが行われる。所定量の廃プラスチックが入った時点で、チャージホッパー１２に備えられている計量器（図示せず）からの信号によって上のダンパー１３ａが閉になる。次いで、チャージホッパー１２のシュートを炭化室の装入孔２にセットした後、下のダンパー１３ｂを開にすると、チャージホッパー１２中の廃プラスチック３０が落下し、炭化室１へ装入される。
【００１６】
廃プラスチックの装入を上記のようにして行えば、その装入操作を大気遮断状態で行うことができ、熱分解ガスの噴出あるいは大気の吸込み等の問題が起こらない。
【００１７】
炭化室１の底部へ装入された廃プラスチック３０は、順次、熱分解してガス化されるが、分解途中の高分子量の物質も一緒に気化する。しかし、炭化室１内は１０００℃以上に保持されているので、上記高分子量の物質は、炭化室１内を上昇してガス上昇管３内へ吸引されるまでの間に熱分解反応が終了し、その殆どがＣ4 以下の炭化水素や水素になる。この熱分解ガスはガス上昇管３から吸引されて抜き出され、他の炭化室から発生するコークス炉ガスと混合される。熱分解ガスが混合されたコークス炉ガスはガス精製工程へ送られる。
【００１８】
なお、廃プラスチック３０の装入は、装炭車１０を使用して行われるので、石炭装入の間に生ずる装炭車の余裕時間内に行う。また、廃プラスチックの装入が断続的に行われ、炭化室から発生する高発熱量の熱分解ガスの量が経時的に変化するので、分解用炭化室の数を複数にし、時間差を設定して熱分解させることが望ましい。さらに、コークス炉ガスの発熱量を安定的に増加させるためには、廃プラスチック分解用の炭化室数をできるだけ多くすることが望ましいが、この廃プラスチック分解用の炭化室数は装炭車の稼働率に基づいて決定される。
【００１９】
【実施例】
次に、廃プラスチックを実炉へ装入して熱分解させ、高発熱量のガスを発生させた結果について説明する。試験を行ったコークス炉は２００室の炭化室（幅０．６５ｍ×長さ１４ｍ×高さ７ｍ）を備えたものであって、そのうち１室を石炭を装入しない分解用炭化室にした。
【００２０】
この分解用炭化室へ廃ポリエチレン１０００kgを装入し、熱分解させた。装入時の廃ポリエチレンの堆積高さは１ｍ程度になった。そして、装入後６０分間経過した時点では、廃プラスチックはすべて分解し、消失していた。発生ガスは他の炭化室から発生したコークス炉ガスに混入させた。さらに引き続いて、上記と同様にして２回の廃プラスチック装入を行った。
【００２１】
上記のようにして実施した廃プラスチックの熱分解中に、約１５分毎に発生ガスを採取し、その成分分析を行った。これら各回の分析値の平均値を求め、表１に示す。この表のように、発生ガスは、メタン、エチレンなどの低分子量の炭化水素および水素を主体とする高発熱量ガスであり、その発熱量は約９８００kcal／Ｎｍ3 であった。
【００２２】
１室の分解用炭化室から発生した廃プラスチックの熱分解ガスが、他の炭化室から発生したコークス炉ガスに混入した場合の発熱量の増加度合いを算定してみると、全コークス炉ガスの発熱量が約２５kcal／Ｎｍ3 上昇する。
【００２３】
なお、上記の熱分解試験の後において、配管系などへのタール類の付着は認められなかった。
【００２４】
【表１】
0003787938.tif 000002
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、石炭を装入しない炭化室（分解用炭化室）を定めておき、この分解用炭化室内を所定温度になるように加熱しながら廃プラスチックを装入して熱分解させ、熱分解ガスをコークス炉ガスと共に回収してコークス炉ガスの発熱量を増加させる方法である。
【００２６】
本発明によれば、廃プラスチックを単独で装入するので、廃プラスチックを細かく粉砕する必要がなく、また、廃プラスチックが装入される炭化室は１０００℃以上の高温に保持することができる空間であるので、廃プラスチックは短時間で低分子量の物質に分解され、ガス化される。このため、分解途中の高分子量の物質によるガス流路の詰まりが起こらなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における廃プラスチック装入方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  分解用炭化室
２  装入孔
３  上昇管
１０  装炭車
１１  廃プラスチックの積載ホッパー
１２  チャージホッパー
１３ａ，１３ｂ  ダンパー
３０  廃プラスチック
４０  コークス層
【図１】
0003787938.tif 000003