JP2006028464A - 湿式多段ポリマー分解油化回収処理システム並びに処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来技術のプラスチックス油化回収システムでは、乾式又は溶剤式、並びに直接加熱法が採用され、加熱温度が非常に高くて危険であり、温度管理が難しく、油化回収率が悪く、かつ油化処理可能なプラスチックスの種類（範囲）が限定されていた。
【解決手段】 本発明の油化回収処理システム並びに方法は、溶媒油（鉱物油、動・植物油）を媒体とした湿式を採用し、溶融槽と分解塔を導入し、溶融槽及び分解塔においてはプラスチックスの加熱に、熱風を利用した間接的加熱方法を採用し、分解塔においては多段階的な温度管理方法を採用して成るものである。
これによって、本発明は、油化処理可能なプラスチックスの種類（範囲）を限定すること無しに、油化回収率及び安全性を向上させることが出来た。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶媒油（鉱物油、動・植物油）を用いてプラスチックスを溶融し、且つ温度管理工程を有する、ポリマー分解油化回収処理システム並びに処理方法に関する。

我が国におけるプラスチックスの生産量は年間１２８０万トン、輸出入を相殺した国内消費量は年間１０１２万トンで、この内６６２万トンが廃棄物として処理されているが、その内訳は、埋め立てが２２９万トン、焼却が２１８万トンであって、再生原料は５７万トン、再生加工品は２０万トン、サーマルリサイクル（燃料）は９８万トン、合わせて１７５万トン（約２６％）に過ぎない。
これらの数字からも窺知されるように、廃棄物としてのプラスチックスのリサイクル処理は、遺憾ながら、殆ど進んでいない。
その原因は、廃棄物としてのプラスチックスが、多種多様な性質のものを包含しているために、実際上、選別や分別が困難だからである。
そこで、多種多様なプラスチックスが混在している一般的な集合プラスチックスを、そっくりそのまま、纏めて処理しよう、それによって、リサイクル率を大幅に向上させることが出来るのではないか、と言う思想が生まれた。
その結果、乾式や溶剤式によるプラスチックス油化回収システムの製作がなされた。
ところが、それらはいずれも、プラスチックスを容器の中に入れ、容器の外面から、直接加熱する形式のものであった。

しかしながら、前記従来のプラスチックス油化回収システムには、次のような問題点があった。
（イ）本来熱伝導率が良好でないプラスチックスを容器の中に入れ、容器の外面から直接加熱するため、実際の加熱温度が非常に高温（１０００°Ｃ前後）となり、危険度がきわめて高かった（加熱温度が４００°Ｃと表示されている乾式のものもないではないが、処理対象の流動性を上げようとすると、結局は１０００°Ｃを超えて仕舞うことが判明している）。
（ロ）プラスチックスの熱伝導率が一定でないために、加熱温度の管理が難しかった。
（ハ）加熱温度の管理が難しいので、油化回収率が悪く一定に保てなかった。
（ニ）油化処理するプラスチックスの種類（範囲）が限定されていた。
そこで、本発明は、これらの問題点を纏めて解決するためになされたものである。

本発明の油化回収処理システム並びに処理方法は、
（１）溶媒油（鉱物油、動・植物油）を媒体とした湿式を採用し、
（２）溶融槽と再熱槽とを導入し、
（３）溶融槽及び再熱槽においては、本来熱伝導率の良好でないプラスチックスを間接的な熱風を利用して加熱する、熱風式間接加熱方法を採用し、
（４）分解塔においては、選択式の多段階的温度管理方法を採用する
事で、前記の諸問題を纏めて解決したものである。
即ち、廃プラスチックスの種類を限定すること無しに、油化回収率及び安全性を向上させたものである。

本発明は、溶媒油を媒体とした湿式としたから、以下の効果を奏することが出来る。
（ａ）高温加熱が不要である、
（ｂ）処理するプラスチックスの種類を限定しない、
（ｃ）油化回収率が向上する、
（ｄ）廃プラスチックスが含有する異物は、沈殿分離、分別により回収処理する（除去する）ことが出来る、
（ｅ）運転管理がきわめて安全である。

本発明の湿式多段ポリマー分解油化回収処理システムを実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明を実施するための最良の形態を説明するための系統図である。
図１において、１は原料投入工程のための原料投入ホッパー、
２は溶融工程のための溶融槽、３は同沈殿槽、４は同溶媒油タンク、
５は再熱分解工程のための循環ポンプ、６は同再熱分解塔、
７は油化回収工程のための一次冷却器、８は同二次冷却器、９は同回収タンク、１０は同冷却塔、１１は冷却水循環ポンプ、
そして、１２は発生ガス処理工程のためのサイクロン、１３は同薬液タンク、１４は同中和水タンク、１５は水封槽である。
本発明の湿式多段ポリマー分解油化回収処理システムは、これらの諸要素によって、構成される。

溶融槽２には、予め溶媒油（鉱物油、動・植物油）を入れて加熱し、そこへ原料となるプラスチックスを投入して溶融させる。
以って、単位ポリマーの分子間の結合力を低下させる事により、次工程の再熱分解塔６における熱分解を促進して、残渣量、不純物の少ない良質の油化回収を可能にする。
一次冷却器７では、分解塔６−２で熱分解されて成る高温状態の油を、先に当該分解塔６−２で熱分解され当該一次冷却器７等を経て回収油タンク９中に油化回収されて成る同等性状の回収油と接触させて、冷却させる。
原料投入工程のホッパー部１に、溶融工程の溶融槽２に入れるための適度の大きさ（４０ｍｍ以内）に破砕されたプラスチックスを、投入する。

その際、原料プラスチックスの種類により発生する有毒分解ガス（塩化水素、シアン化水素等）は、段階的な加熱によるポリマーの分解を促進する過程で、発生箇所が特定化され、その回収処理が可能と成った。
又、溶融及び熱分解に熱風を熱源として使用して、直接加熱を行わず間接加熱（廃熱利用も可能）とし、これによって爆発、火災等のリスクを皆無とした。

本発明の湿式多段ポリマー分解油化回収処理システムの動作について説明する。
（イ）本発明の湿式多段ポリマー分解油化回収処理システムは、原料投入工程、溶融工程、再熱分解工程、及び油化回収工程、並びに発生ガス処理工程で構成される。
（ロ）原料投入工程のための原料投入ホッパー１に、溶融工程の溶融槽２に入れるのに適した大きさ（例えば４０ｍｍ以内）に破砕されたプラスチックスを投入する。
（ハ）投入されたプラスチックスは、原料投入ホッパー１の下部にある制御装置が溶融工程の溶融槽２内の液面を感知して原料投入ホッパー１を開閉するから、自動的に溶融槽２内に投入される。

（ニ）溶融工程の溶融槽２内に受け入れられたプラスチックスは、予め溶媒油タンク４から張り込んでおいた溶媒油に溶融され、一次的な異物がろ過網２−１によって取り除かれ、同工程内の沈殿槽３で二次的異物が取り除かれた後に、循環ポンプ５にて、再熱分解工程のための再熱分解塔６へ移送される。
（ホ）再熱分解工程のための再熱分解塔６は、再熱槽６−１と分解塔６−２から構成され、ポリマー循環ポンプ５によって移送された溶融油を再熱槽６−１で受け入れ、溶融槽２よりも高温にて再度加熱し、蒸気状にして分解塔６−２へ向け上昇させる。ただし、加熱時に蒸気状にならず液化状のものは、二段階に再度溶融槽２へ回収する。
（ヘ）再熱槽６−１で加熱され蒸気状となって上昇してきた溶融油は、分解塔６−２で更に加熱され、熱分解されて、油化回収工程のための一次冷却器７へ送られる。

（ト）本発明の主たる冷却方式は、回収油をもって一次冷却を行う事にある。即ち、分解塔６−２で熱分解された蒸気状の溶融油は、油化回収工程の一次冷却器７において、先に当該油化回収工程の一次冷却器７を経て回収油タンク９に回収されていた回収油と接触せしめられて冷却され、同じ油化回収工程の二次冷却器８へ送られる。
（チ）二次冷却器８に受け入れられた油は、冷却塔１１からの循環水が冷却水循環ポンプ１２によって当該二次冷却器８に循環せしめられているから、当該循環水との熱交換により冷却され、回収油タンク９へ回収される。
（リ）回収油タンク９へ回収された回収油は、一次冷却器７に向けて循環油ポンプ１０によって送液され、循環せしめられる。

（ヌ）発生ガス処理工程では、溶融槽２で発生する塩化水素ガスは、同工程内のサイクロン１２で、薬液タンク１４からの薬液乃至これと同等な他の中和吸収剤と反応させ、中和水として、中和水タンク１５へ回収する。
（ル）油化回収工程の一次冷却器７及び発生ガス処理工程のサイクロン１３で発生するオフガス（分解過程でポリマーが細分化され、凝集できなかった成分）は、水封槽１５へ回収される。槽内の水はｐｈ計にて監視管理し基準値に調整する。

本発明は、以上のような構成で、溶媒油を使用した湿式を採用する事で、
（１）処理を実施するポリマー（プラスチックス）の種類を限定しない、
（２）運転時の溶融槽２及び再熱分解塔６の温度管理が容易である、
（３）用途に応じて分解塔６−２における分解温度を選択・設定することにより、リサイクル油の性能を選択することが出来る（例えば分解塔６−２における分解温度を、３２０°Ｃ、３４０°Ｃ、３６０°Ｃ、３８０°Ｃ、又は４００°Ｃに設定したときは、黒っぽいＡ重油相当品から、冴えた蜂蜜色の軽油相当品まで、製造することが出来る）。
（４）有毒ガスの発生箇所を特定することが出来るから、それらを容易に回収することが出来る。

（５）分解塔６−２における温度条件さえ一定であれば、プラスチックス成分の組成如何に拘らず、同様の性質を示す炭化水素が生成される。
（６）再生油は、ボイラー等の燃料として利用することが出来る。
（７）廃油と一緒に処理することが出来る。
（８）乾式や溶剤式のシステムを以ってしては処理することの出来ない一般的な集合プラスチックス（多種類のプラスチックスが混ざっているもの）を、容易に処理することが出来る。
そこで、本発明は、廃棄物プラスチックスの埋め立てが引き起こす環境破壊や住民とのトラブル、又、それらの焼却に起因する大気汚染の深刻な問題に鑑み、達成すべき当面の目標の力点を、廃棄物プラスチックスの埋め立てと焼却の、回避と抑制とに転換させることによって、リサイクル産業上の利用範囲を、画期的に拡大することが出来る。

本発明の湿式多段ポリマー分解油化回収処理システムの系統図である。

符号の説明

１ 原料投入ホッパー
２ 溶融槽
２−１ ろ過網
３ 沈殿槽
４ 溶媒油タンク
５ 循環ポンプ
６ 再熱分解塔
６−１ 再熱槽
６−２ 分解塔
７ 一次冷却器
８ 二次冷却器
９ 回収油タンク

１０ 循環油ポンプ
１１ 冷却塔
１２ 冷却水循環ポンプ
１３ サイクロン
１４ 薬液タンク
１５ 中和水タンク
１６ 水封槽

Claims (4)

1. 原料投入工程のための原料投入ホッパー（１）、
   溶融工程のための溶融槽（２）、沈殿槽（３）、及び溶媒油タンク（４）、
   再熱分解工程のための循環ポンプ（５）、及び再熱分解塔（６）、
   油化回収工程のための一次冷却器（７）、二次冷却器（８）、回収タンク（９）、冷却塔（１０）、及び冷却水循環ポンプ（１１）、並びに、
   発生ガス処理工程のためのサイクロン（１２）、薬液タンク（１３）、中和水タンク（１４）、及び水封槽（１５）
   で構成され、
   溶融槽（２）には、予め溶媒油（鉱物油、動・植物油）を入れて加熱し、そこへ原料となるプラスチックスを投入して溶融させ、
   以って、単位ポリマーの分子間の結合力を低下させる事により、次工程の再熱分解塔（６）における熱分解を促進して、残渣量、不純物の少ない良質の油化回収を可能にし、
   一次冷却器（７）では、再熱分解塔（６）で熱分解されて成る高温状態の油を、先に当該再熱分解塔（６〉で熱分解され回収油タンク（９）中に油化回収されて成る同等性状の回収油と接触させて、冷却させる、
   湿式多段ポリマー分解油化回収処理システム。
2. 熱伝導率の良好でないプラスチックスを熱分解させる際に、混合プラスチックスの持つ、熱分解時の低融点成分の影響で高融点成分の分解が加速されるという性質を利用することとして、最初に溶媒油（鉱物油、動・植物油）を加熱したものに、当該プラスチックスを溶融させ、
   それによって、その後の加熱温度を段階的に設定可能として多段階処理を可能とし、
   一般的な集合プラスチックス（即ち多種類のプラスチックスが混ざっているもの）の組成的要素の地域的・季節的変動にも容易に対処することが出来る様にした、
   混合プラスチックスの湿式多段ポリマー分解油化回収処理方法。
3. 材料プラスチックスの種類により発生する有毒分解ガス（塩化水素、シアン化水素等）は、段階的な加熱によるポリマーの分解を促進する過程で、発生箇所が特定化され、その回収処理が可能と成った、
   請求項１に記載の、湿式多段ポリマー分解油化回収処理システム。
4. 溶融及び熱分解に熱風を熱源として使用して、直接加熱を行わず間接加熱（廃熱利用も可能）とし、これによって爆発、火災等のリスクを皆無とした、
   請求項１又は２に記載の、湿式多段ポリマー分解油化回収処理システム。

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