JP3588669B2 - Thermal recycling method of waste plastic - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチックと油物質との混合物を加熱溶融し、得られた溶融液または溶融スラリーを燃料として用いる廃プラスチックのサーマルリサイクル方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容器包装リサイクル法の制定に伴ない、廃プラスチックの再生利用法の開発は避けて通ることができない重要な課題となった。現在、廃プラスチックの再生利用法として油化燃料化や高炉への吹き込みが検討されている。例えば、特開平８−２５２８２４号公報には、熱分解によるプラスチックの油化精製装置と熱機関と発電装置からなる並設システムにおいて、プラスチックからの熱分解ガスまたは液化油を熱機関の燃料として用い、熱機関の排出熱をプラスチック油化精製装置の加熱源として用いることによって、廃プラスチックの油化精製装置の省エネルギー化と生成油の低廉化を企図したシステムが記載されている。
【０００３】
また、特開平９−３１４７３号公報には、廃プラスチックの熱分解槽と、熱分解ガス中の高沸点成分を凝縮液化し熱分解槽に還流させる還流槽と、該還流槽において液化しない低沸点ガスを室温まで冷却する凝縮器と、該凝縮器において液化するものとしないものとに分離する気液分離器と、該凝縮器において液化した液状生成物を燃料とした内燃機関と、内燃機関に付随した発電装置とから構成された、廃プラスチックの油化ならびに発電システムが記載されている。
【０００４】
廃プラスチックの高炉への吹き込みに関しては、高炉燃料としての廃プラスチックフラフの適用や、アスファルトなどの粗悪燃料を用いたディーゼル発電システムが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような廃プラスチックの油化燃料化では処理コストが高くつき、また実証プラント段階で火災発生のため処理操作の中断が余儀なくされている。これは、液化のための熱分解や接触分解に４００℃以上の温度が必要であり、この温度域では引火点の低い軽質成分の発生が避けられないためであると思われる。
【０００６】
一方、廃プラスチックの高炉への吹き込みでは、ポリ塩化ビニルの混合率が高い我が国の一般系廃プラスチックの適用には、前処理としての脱塩など克服すべき技術的課題が残されている。
【０００７】
本発明は、従来技術の上記のような問題を克服することができる廃プラスチックのサーマルリサイクル方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による廃プラスチックのサーマルリサイクル方法の発明は、廃プラスチックと油物質との混合物を加熱溶融し、得られた溶融液または溶融スラリーをエマルジョン化し、エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーを燃料として用いることを特徴とする方法である。
【０００９】
上記加熱溶融は廃プラスチックがそれほど分解しない条件下で行うことが好ましい。油物質は、ガソリンのような低沸点物以外のものであればよく、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油などの重油や、軽質油、灯油、アスファルトなどが例示される。
【００１０】
廃プラスチックと油物質との混合物の加熱溶融は、加熱された熱媒体を用いて行うのが好ましい。熱媒体の加熱は通常は加熱炉で直接行うが、後述するように、溶融液または溶融スラリーを燃料として用いた時に発生する燃焼排ガスの廃熱を利用して熱媒体の加熱を行うこともできる。
【００１１】
廃プラスチックと油物質との混合物の加熱溶融温度は、油物質と廃プラスチックの種類、混合割合等によって変えられるが、オレフィン系の廃プラスチックがほとんどまたはそれほど分解しない条件に保持することが好ましく、通常２００〜３２０℃、例えば３００℃程度である。
【００１２】
廃プラスチックがポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素含有樹脂であるかまたはこれを含む場合は、廃プラスチックと油物質との混合物の加熱溶融温度を塩素含有樹脂の脱塩反応が起こる温度範囲に保持して、塩素含有樹脂を加熱溶融・脱塩することが好ましく、そのための加熱溶融温度は２５０〜３５０℃であることが好ましい。
【００１３】
本発明による廃プラスチックのサーマルリサイクル方法において、エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーは例えば燃焼バーナまたはディーゼルエンジンの燃料として用いることができる。
【００１４】
上記燃焼バーナまたはディーゼルエンジンには発電システムを併設し、燃焼バーナまたはディーゼルエンジンで得られたエネルギーを電気エネルギーとして回収することもできる。
【００１５】
溶融液または溶融スラリーをエマルジョン化する。このエマルジョン化は、溶融液または溶融スラリーに適量の水などの液体と必要に応じて少量の界面活性剤を加え、全体を混合することによって行われる。エマルジョン化によって、溶融液または溶融スラリーの溶融温度以下の温度範囲において流体としての取り扱いが可能になる。また、溶融液または溶融スラリーの粘度を下げることができる。さらに、水によってエマルジョン化した溶融液または溶融スラリーは、これを燃料として用いたときに、燃焼排ガス中の窒素酸化物濃度を低減する効果もある。
【００１６】
エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーの燃焼排ガス中の有害ガスを除くことが好ましい。例えば廃プラスチックの脱塩が不十分で排ガス中の塩化水素ガス濃度が高い場合には、バグフィルタで乾式脱塩を行い、またＮＯｘ濃度やダイオキシン濃度が高い場合には、排ガスをＮＯｘ除去処理やダイオキシン除去処理に付す。
【００１７】
エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーを燃料として用いた時に発生する燃焼排ガスの廃熱を利用して、廃プラスチックと油物質との混合物を加熱溶融するための熱媒体を加熱することもできる。また、この排ガスを必要に応じて空気で希釈、さらに冷却する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施例
図１に本発明の方法の実施例を示す。
【００１９】
塩素含有樹脂を含むポリオレフィン系樹脂からなる廃プラスチックは、前処理装置(1) 内で破砕されてチップ化された後、鉄やアルミニウムなどの異物を除く選別操作が行われる。産業廃棄物系のプラスチックで鉄やアルミニウムなどの異物を含まないものは、選別操作を必要としない。
【００２０】
こうして破砕・選別された廃プラスチックは、チップ乾燥器(2) に貯留されてそのヒータ(3) で加温・乾燥される。廃プラスチックのチップはチップ乾燥器(2) からフィーダ(4) を介して溶融槽(5) へ供給される。
【００２１】
他方、重油タンク(6) 内に蓄えられた重油は、ヒータ(7) で所定温度に加温された後、溶融槽(5) に供給され、ここで加熱下に攪拌機(8) によって廃プラスチックのチップと混合され、溶融プラスチックと重油の混合物からなる溶融スラリーが調製される。
【００２２】
溶融スラリーをエマルジョン化するには、重油タンク(6) から溶融槽(5) への管路上で重油に適量の加温水を加え、全体を混合する。
【００２３】
溶融槽(5) の加熱は、加熱された熱媒体を用いて行う。熱媒体の加熱は、エマルジョン化した溶融スラリーを燃焼させたときの廃熱を利用して加熱炉(9) で行い、さらに後述するように、ディーゼルエンジン(11)の燃焼排ガスの廃熱を利用して熱交換器(16)において行う。
【００２４】
溶融槽(5) の加熱温度は、ポリオレフィン系樹脂からなる廃プラスチックがそれほど分解しない温度で、且つ、塩素含有樹脂の脱塩反応が起こる温度域、例えば３００℃程度に保持される。これによって、塩素含有樹脂は加熱溶融・脱塩される。
【００２５】
わずかに分解したプラスチックの分解ガスである炭化水素ガスや、分解した塩素含有樹脂から発生した塩化水素ガスは、クエンチャー(10)で水に吸収される。
【００２６】
なお、廃プラスチックが塩素含有樹脂を含まない場合には、クエンチャー(10)の代わりに間接熱交換器が用いられる。
【００２７】
塩化水素ガスを吸収した水分は、クエンチャー(10)においてアルカリ水で中和され、ついで油水分離槽(15)で油水分離された後、水分は排出される。水に吸収されなかった炭化水素ガスは、焼却処理される。
【００２８】
上記のエマルジョン化した溶融スラリーはディーゼルエンジン(11)の燃料に用いられ、ディーゼルエンジン(11)に並設された発電機(12)を稼働させる。
【００２９】
ディーゼルエンジン(11)の燃焼排ガスの廃熱は、熱交換器(16)において溶融槽加熱用の熱媒体の加熱に用いられ、さらに空気で希釈、冷却される。廃プラスチックの脱塩が不十分で排ガス中の塩化水素ガス濃度が高い場合には、排ガスはバグフィルタ(13)で乾式脱塩され、またＮＯｘ濃度やダイオキシン濃度が高い場合には脱硝塔(14)でＮＯｘ除去され、さらにダイオキシン除去された後、系外へ排出される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、廃プラスチックと油物質との混合物を加熱溶融し、得られた溶融液または溶融スラリーをエマルジョン化し、エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーを燃料として用いるので、廃プラスチックの熱分解は必要でなく、流動化の温度を低く抑えることができ、廃プラスチックの熱分解による低引火点物質の発生を抑制することができる。したがって、火災発生の危険性を回避できる上に、資源リサイクルだけでなくエネルギー創造をも達成することができ、廃プラスチックのエネルギーを最大限に活用できる。
【００３１】
また、本発明の方法では、溶融液または溶融スラリーをエマルジョン化する。このエマルジョン化は、溶融液または溶融スラリーに適量の水などの液体と必要に応じて少量の界面活性剤を加え、全体を混合することによって行われる。エマルジョン化によって、溶融液または溶融スラリーの溶融温度以下の温度範囲において流体としての取り扱いが可能になる。また、溶融液または溶融スラリーの粘度を下げることができる。さらに、水によってエマルジョン化した溶融液または溶融スラリーは、これを燃料として用いたときに、燃焼排ガス中の窒素酸化物濃度を低減する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による廃プラスチックのサーマルリサイクル方法を示すフローシートである。
【符号の説明】
１：前処理装置
２：チップ乾燥器
３：ヒータ
４：フィーダ
５：溶融槽
６：重油タンク
７：ヒータ
８：攪拌機
９：加熱炉
１０：クエンチャー
１１：ディーゼルエンジン
１２：発電機
１３：バグフィルタ
１４：脱硝塔
１５：油水分離槽
１６：熱交換器
１７：微粉砕機[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is a mixture of waste plastics and oil material heated and melted, concerning melt or molten slurry obtained thermal recycling method of waste plastics used as the fuel.
[0002]
[Prior art]
With the enactment of the Containers and Packaging Recycling Law, the development of a recycling method for waste plastic has become an important issue that cannot be avoided. At present, as a method of recycling waste plastic, conversion to oil fuel or injection into a blast furnace is being studied. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-252824 discloses that a pyrolysis gas or liquefied oil from plastic is used as a fuel for a heat engine in a side-by-side system including an apparatus for refining plastic by pyrolysis, a heat engine, and a power generator. A system is described in which the exhaust heat of a heat engine is used as a heating source for a plastic oil refining device to save energy in the oil refining device for waste plastics and reduce the production oil.
[0003]
JP-A-9-31473 discloses a pyrolysis tank for waste plastics, a reflux tank for condensing and liquefying high-boiling components in the pyrolysis gas and refluxing the pyrolysis tank, and a low-boiling point that does not liquefy in the reflux tank. A condenser that cools gas to room temperature, a gas-liquid separator that separates the gas into liquefied and non-liquefied gas in the condenser, an internal combustion engine that uses a liquid product liquefied in the condenser as fuel, and an internal combustion engine. A system for liquefaction of waste plastics and a power generation system comprising an accompanying power generation device is described.
[0004]
Regarding the injection of waste plastic into a blast furnace, application of waste plastic fluff as blast furnace fuel and a diesel power generation system using poor fuel such as asphalt have been proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the waste plastic is converted to oil fuel as described above, the processing cost is high, and a fire occurs at the demonstration plant stage, so that the processing operation must be interrupted. This is considered to be because a temperature of 400 ° C. or more is required for thermal decomposition and catalytic cracking for liquefaction, and in this temperature range, generation of light components having a low flash point is inevitable.
[0006]
On the other hand, when blowing waste plastics into a blast furnace, there are technical issues to be overcome such as desalination as pretreatment for the application of general waste plastics in Japan, which has a high polyvinyl chloride mixing ratio.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a thermal recycling method for waste plastic which can overcome the above-mentioned problems of the prior art.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention of the method for thermal recycling of waste plastic according to the present invention comprises heating and melting a mixture of waste plastic and an oil substance , emulsifying the obtained melt or molten slurry, and using the emulsified melt or molten slurry as fuel. A method characterized by the following.
[0009]
It is preferable that the heating and melting be performed under a condition in which the waste plastic is not so decomposed. The oil substance may be any substance other than a low-boiling substance such as gasoline, and examples thereof include heavy oils such as A heavy oil, B heavy oil, and C heavy oil, light oil, kerosene, and asphalt.
[0010]
The heating and melting of the mixture of the waste plastic and the oil substance is preferably performed using a heated heat medium. Heating of the heating medium is usually performed directly in a heating furnace, but as described later, heating of the heating medium can also be performed using waste heat of combustion exhaust gas generated when a molten liquid or a molten slurry is used as fuel. .
[0011]
The heating and melting temperature of the mixture of the waste plastic and the oily substance can be changed depending on the type of the oily substance and the waste plastic, the mixing ratio, and the like. The temperature is 200 to 320C, for example, about 300C.
[0012]
When the waste plastic is or contains a chlorine-containing resin such as polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride, the heating and melting temperature of the mixture of the waste plastic and the oil substance is set to a temperature range in which the desalination reaction of the chlorine-containing resin occurs. It is preferable to heat-melt and desalinate the chlorine-containing resin while maintaining the temperature, and the heat-melting temperature for that purpose is preferably 250 to 350 ° C.
[0013]
In the method for thermally recycling waste plastics according to the invention, the emulsified melt or slurry can be used, for example, as a fuel for combustion burners or diesel engines.
[0014]
A power generation system may be provided in addition to the combustion burner or the diesel engine, and energy obtained by the combustion burner or the diesel engine may be recovered as electric energy.
[0015]
The melt or molten slurry emulsification. This emulsification is carried out by adding an appropriate amount of a liquid such as water and, if necessary, a small amount of a surfactant to a melt or a melt slurry and mixing the whole. Emulsification allows handling as fluid in a temperature range below the melting temperature of the melt or slurry. Further, the viscosity of the melt or the slurry can be reduced. Furthermore, the molten liquid or the molten slurry emulsified with water also has the effect of reducing the concentration of nitrogen oxides in the combustion exhaust gas when used as a fuel.
[0016]
It is preferable to remove harmful gases from the flue gas of the emulsified melt or slurry. For example, if the desalination of waste plastic is insufficient and the concentration of hydrogen chloride gas in the exhaust gas is high, dry desalination is performed with a bag filter.If the concentration of NOx or dioxin is high, the exhaust gas is subjected to NOx removal treatment or Subject to dioxin removal treatment.
[0017]
The heat medium for heating and melting the mixture of the waste plastic and the oil substance can be heated by using the waste heat of the combustion exhaust gas generated when the emulsified molten liquid or the molten slurry is used as a fuel. Further, this exhaust gas is diluted with air as needed and further cooled.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Shows an embodiment of the method of the present invention in Example <br/> Figure 1.
[0019]
Waste plastic made of polyolefin resin containing chlorine-containing resin is crushed and chipped in the pretreatment device (1), and then subjected to a sorting operation for removing foreign matters such as iron and aluminum. Industrial waste plastics that do not contain foreign matter such as iron or aluminum do not require a sorting operation.
[0020]
The waste plastic thus crushed and sorted is stored in the chip dryer (2) and heated and dried by the heater (3). Waste plastic chips are supplied from the chip dryer (2) to the melting tank (5) via the feeder (4).
[0021]
On the other hand, the heavy oil stored in the heavy oil tank (6) is heated to a predetermined temperature by the heater (7) and then supplied to the melting tank (5), where the waste plastic is heated by the stirrer (8). And a molten slurry composed of a mixture of molten plastic and heavy oil is prepared.
[0022]
The molten slurry is emulsified, the appropriate amount of pressurized hot water added to the heavy oil in the tube path into the molten bath (5) from the fuel oil tank (6), mixing the whole.
[0023]
The heating of the melting tank (5) is performed using a heated heat medium. Heating of the heating medium is performed in a heating furnace (9) using waste heat generated when the emulsified molten slurry is burned, and as described later, waste heat of combustion exhaust gas from a diesel engine (11) is used. And in the heat exchanger (16).
[0024]
The heating temperature of the melting tank (5) is maintained at a temperature at which the waste plastic made of the polyolefin resin does not decompose so much, and at a temperature range in which a desalination reaction of the chlorine-containing resin occurs, for example, at about 300 ° C. As a result, the chlorine-containing resin is melted by heating and desalted.
[0025]
Hydrocarbon gas, which is a decomposition gas of slightly decomposed plastic, and hydrogen chloride gas generated from decomposed chlorine-containing resin, are absorbed into water by the quencher (10).
[0026]
When the waste plastic does not contain a chlorine-containing resin, an indirect heat exchanger is used instead of the quencher (10).
[0027]
The water that has absorbed the hydrogen chloride gas is neutralized with alkaline water in the quencher (10), then separated into oil and water in the oil and water separation tank (15), and then the water is discharged. Hydrocarbon gas not absorbed by water is incinerated.
[0028]
The above-mentioned emulsified molten slurry is used as fuel for a diesel engine (11), and operates a generator (12) juxtaposed with the diesel engine (11).
[0029]
The waste heat of the combustion exhaust gas of the diesel engine (11) is used in the heat exchanger (16) to heat the heat medium for heating the melting tank, and is further diluted and cooled with air. When the desalination of the waste plastic is insufficient and the concentration of hydrogen chloride gas in the exhaust gas is high, the exhaust gas is dry-desalted by a bag filter (13), and when the NOx concentration or dioxin concentration is high, the denitration tower (14) is used. )), NOx is removed, and dioxin is further removed.
[0030]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, the mixture of the waste plastic and the oil substance is heated and melted, the obtained melt or melt slurry is emulsified, and the emulsified melt or melt slurry is used as a fuel. No thermal decomposition is required, and the fluidization temperature can be kept low, and the generation of low flash point substances due to the thermal decomposition of waste plastics can be suppressed. Therefore, in addition to avoiding the danger of fire occurrence, not only resource recycling but also energy creation can be achieved, and the energy of waste plastics can be maximized.
[0031]
In the method of the present invention, the melt or the slurry is emulsified. This emulsification is carried out by adding an appropriate amount of a liquid such as water and, if necessary, a small amount of a surfactant to a melt or a melt slurry and mixing the whole. Emulsification allows handling as fluid in a temperature range below the melting temperature of the melt or slurry. Further, the viscosity of the melt or the slurry can be reduced. Furthermore, the molten liquid or the molten slurry emulsified with water also has the effect of reducing the concentration of nitrogen oxides in the combustion exhaust gas when used as a fuel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow sheet showing a method for thermally recycling waste plastic according to an embodiment of the present invention .
[Explanation of symbols]
1: Pretreatment device 2: Chip dryer 3: Heater 4: Feeder 5: Melting tank 6: Heavy oil tank 7: Heater 8: Stirrer 9: Heating furnace 10: Quencher 11: Diesel engine 12: Generator 13: Bag filter 14: denitration tower 15: oil / water separation tank 16: heat exchanger 17: fine crusher

Claims (5)

廃プラスチックと油物質との混合物を加熱溶融し、得られた溶融液または溶融スラリーをエマルジョン化し、エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーを燃料として用いることを特徴とする廃プラスチックのサーマルリサイクル方法。A thermal recycling method for waste plastics, comprising heating and melting a mixture of waste plastic and an oil substance , emulsifying the resulting melt or molten slurry, and using the emulsified melt or molten slurry as fuel. エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーを燃焼バーナまたはディーゼルエンジンの燃料として用いる請求項１項記載の廃プラスチックのサーマルリサイクル方法。 2. The method according to claim 1, wherein the emulsified melt or slurry is used as a fuel for a combustion burner or a diesel engine. 燃焼バーナまたはディーゼルエンジンに発電システムを併設し、燃焼バーナまたはディーゼルエンジンで得られたエネルギーを電気エネルギーとして回収する請求項２記載の廃プラスチックのサーマルリサイクル方法。The thermal recycling method for waste plastic according to claim 2, wherein a power generation system is provided in addition to the combustion burner or the diesel engine, and energy obtained by the combustion burner or the diesel engine is recovered as electric energy. エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーの燃焼に伴って発生する排ガス中の有害ガスを除く請求項１〜３のいずれか１項記載の廃プラスチックのサーマルリサイクル方法。 The method for thermally recycling waste plastic according to any one of claims 1 to 3 , wherein harmful gases in exhaust gas generated as a result of combustion of the emulsified melt or molten slurry are removed. エマルジョン化した溶融液または溶融スラリーの燃焼に伴って発生する排ガスの廃熱を利用して、廃プラスチックと油物質との混合物を加熱するための熱媒体を加熱すると共に、排ガスを必要に応じて空気で希釈、冷却する請求項１〜４のいずれか１項記載の廃プラスチックのサーマルリサイクル方法。Utilizing the waste heat of the exhaust gas generated due to the combustion of the emulsified molten liquid or molten slurry, the heating medium for heating the mixture of the waste plastic and the oil substance is heated, and the exhaust gas is optionally discharged. The method for thermally recycling waste plastic according to any one of claims 1 to 4 , wherein the plastic is diluted and cooled with air.

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