JPH10204443A - 廃プラスチックの油化処理装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】廃プラスチックの油化処理で、分解ガス中の重
質成分を確実に熱分解槽に還流し、重質成分の混入して
いない軽質な油を回収する。 【解決手段】廃プラスチックを熱分解する熱分解槽１
と、熱分解槽１で発生した分解ガスを所定の温度に冷却
して重質成分を液化して熱分解槽１に還流する冷却器２
と、冷却器２を通過した分解ガスからミスト状の重質成
分を除去し軽質ガスと分離して重質成分を熱分解槽１に
還流する還流槽３と、還流槽３で分離された軽質ガスを
冷却して一部を凝縮液化して油とする凝縮器５と、凝縮
器５で得られた油と非凝縮ガスとを分離する気液分離器
６からなる。

Description

【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の油
化処理装置の運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大量に排出される廃プラスチック
の処理が深刻な社会問題となっており、そのリサイクル
の必要性が高まっている。廃プラスチックのリサイクル
方法の一つに、廃プラスチックを熱分解し油化する方法
がある。しかし、廃プラスチックの単純熱分解により回
収される油はワックス状の成分や高分子量の成分を含ん
でいる。そのため、特開平3−86790 号や、特開平4−18
0995号公報に見られるように、廃プラスチックの熱分解
ガスを合成ゼオライトにより改質し、低沸点炭化水素油
を得る方法がある。ところが、合成ゼオライトを用いる
と、熱分解ガスの軽質化が促進されガス化が進むため油
の回収率が低下する。また、合成ゼオライト自身も、カ
ーボンの析出による劣化や、熱分解ガス中の塩化水素に
よる失活のために再生や交換が必要であり、ランニング
コストが増大する。

【０００３】合成ゼオライトによらない回収油の軽質化
方法として、特願平7−183809 号明細書に記載されてい
る還流槽を用いる方法がある。これは、熱分解槽で発生
した廃プラスチックの分解ガスを還流槽内で重質油と軽
質ガスとに分離し、分離された重質油を熱分解槽に還流
して繰り返し熱分解することで軽質化する方法である。
還流槽の温度は、熱分解槽で発生する分解ガスの温度よ
り低く設定されており、分解ガスは還流槽を通過する間
に所定の温度まで冷却される。還流槽には外部への放熱
による過冷却を補うためのヒータが外壁に設置されてお
り、熱分解槽で発生する分解ガスの発生量の変動にあわ
せヒータ出力を調整することにより還流槽出口における
分解ガス温度を所定の範囲に保っている。しかし、短時
間に還流槽に入る分解ガスの量が大幅に増加すると、ヒ
ータの出力調整では所定の温度範囲に維持できなくなり
還流槽内部の温度が上昇し、重質成分が還流槽を通過し
てしまう。その結果、回収油に重質成分が混入するだけ
でなく、還流槽の後流に塩素固定化剤を充填した塩素固
定化槽が接続している場合、塩素固定化剤に重質油のミ
ストが付着して分解ガスの通過孔を閉塞し、十分な塩素
固定化効果を得られなくなる。そのため、未反応の塩素
固定化剤を残したまま塩素固定化剤の交換が必要にな
り、操作が煩雑になるだけでなくランニングコストが増
大する。

【０００４】この問題を解決するために、熱分解槽と還
流槽の間に冷却器を設け、熱分解温度に関わらず還流槽
に流入する分解ガスの温度を一定にして上述した問題を
回避する方法がある。ところが、熱分解温度が高くなる
と冷却器で凝縮液化する成分が増加するため、冷却器内
の熱交換面状に厚い液層が生成し、熱伝達率が低下して
くる。その結果、高温の分解ガスが所定の温度まで冷却
されずに還流槽へ流入することとなり、同上の問題が生
じる。また、大量に発生する高温の分解ガスを確実に所
定の温度にまで冷却するには、広い熱交換面積を有する
冷却器が必要となり、設備コストが増大するという問題
もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明で解決しようと
する課題は、廃プラスチックの熱分解油化処理で、高温
の熱分解ガスが大量に発生することを防止して、還流槽
における重質成分と軽質成分の分離を確実に行うための
手段を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、廃プラスチッ
クを熱分解する熱分解槽と、前記熱分解槽で発生した分
解ガスを所定の温度に冷却して前記分解ガス中の重質成
分を凝縮液化する冷却器と、前記冷却器で凝縮液化した
重質成分とガス状の軽質成分を分離し、さらにガス状の
軽質成分に混入しているミスト状の重質成分を除去し、
前記冷却器で液化した重質成分とともに熱分解槽に還流
する還流槽と、前記還流槽で分離された前記軽質ガスを
冷却して一部を凝縮液化して油とする凝縮器と、前記凝
縮器にて得られた油と非凝縮ガスとを分離する気液分離
器とを含む廃プラスチック油化装置の運転方法におい
て、前記冷却器の出口におけるガス状軽質成分の温度が
所定の範囲内の値をとるように前記熱分解槽の加熱量を
制御することを特徴とする。詳しくは、冷却器を通過し
た軽質ガスの温度を検知する手段を設け、検知された温
度が所定の温度範囲の上限に達したときには熱分解槽の
加熱量を小さくし、また、所定の温度範囲の下限に達し
たときには熱分解槽の加熱量を大きくすることである。

【０００７】熱分解槽に貯まった熱分解残渣を熱分解槽
から抜き出す際に、熱分解温度を上げて缶液を蒸発させ
て残渣を乾燥させる焼切りと称する操作は、従来、熱分
解槽内の温度をモニターしながら缶液の蒸発乾固に必要
な温度まで一段階に昇温していた。この方法では、焼切
り操作に入った直後に一時的に温度レベルの高い分解ガ
スが大量に発生し、冷却器の冷却能力が追いつかず分解
ガスが高温のまま還流槽に流入することがあった。その
ため、所定の還流性能が得られず回収油に重質成分が混
入することがあった。しかし、本発明にしたがって冷却
器を通過した分解ガスの温度をモニターしながら熱分解
槽の加熱量を制御することにより、焼切り操作における
缶液のガス化速度を、廃プラスチックを熱分解槽に供給
している間の廃プラスチックのガス化速度と同程度に制
御できるため、焼切り操作でも所定の還流軽質化効果が
得られる。さらに、還流槽でミスト状の重質成が軽質ガ
スから確実に分離・除去されるため、塩素固定化剤が重
質成分により汚染されることがなくなり脱塩素効果が持
続して得られるようになった。さらに、分解ガスの発生
速度にばらつきがある場合、冷却器の選定は高温かつ大
量に分解ガスが発生する場合を基準にして行われるため
に規模の大きいものとなった。本発明は分解ガスの発生
速度を平均化できるため、冷却器の小型化が図れる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明の内容
を具体的に説明する。

【０００９】図１は本発明の基本的な構成を具備した廃
プラスチック油化処理システムの実施例を示す。本シス
テムは、熱分解槽１，冷却器２，還流槽３，塩素固定化
槽４，凝縮器５，気液分離器６，油回収槽７，油送ポン
プ８，エアポンプ９，バーナ１０，弁１１から１３，温
度センサ２０から２２，制御機３０等から構成されてい
る。

【００１０】まず、本実施例の動作について説明する。
図１で、廃プラスチック１００は熱分解槽１に供給され
る。廃プラスチック１００は、熱分解槽１内でバーナ１
０により加熱され分解ガス１０１が発生する。分解ガス
１０１は冷却器２に導入され、冷却水２０１により任意
の所定温度まで冷却されて重質成分が凝縮液化したのち
還流槽３に導入される。還流槽３で、液状重質成分１０
２はガス状軽質成分１０３と分離され、重質成分１０２
は熱分解槽１に還流される。前記ガス状の軽質成分１０
３は、還流槽３で所定の温度条件下でミスト状の重質成
分と完全に分離された後、塩素固定化槽４に導入され
る。塩素固定化槽４は、前記軽質ガス１０３が塩素固定
化槽４で凝縮液化しないように、還流槽３と同等の温度
あるいは５℃ないし１０℃高い温度に保持されている。
万一、塩素固定化槽で発生した液状重質成分１０４は、
熱分解槽１へ還流される。塩素固定化槽４を通過したガ
ス状軽質成分１０５は、凝縮器５に導入され、冷却水２
０２により任意の所定温度まで冷却された後、気液分離
器６で油１０６と非凝縮ガス１０７とに分離される。油
１０６の一部は油送ポンプ８によりバーナ１０へ移送さ
れ、エアポンプ９により供給される空気とともに燃焼さ
れて、廃プラスチック１００を熱分解するための熱源と
なる。非凝縮ガス１０７は系外へ放出される。

【００１１】次に制御系統について動作を述べる。ま
ず、廃プラスチック１００を連続的に熱分解槽１へ供給
している間の分解ガス１０１の温度制御について述べ
る。廃プラスチックの加熱温度は、熱分解槽１内部に設
置されている温度センサ２０で検出される。温度センサ
２０で検出される温度は制御機３０に入力され、制御機
３０からの出力信号により、熱分解槽を加熱しているバ
ーナ１０への油および空気の供給ラインに設けられた弁
１２および１３が調整されて、熱分解槽１の内部温度が
一定になるように制御される。熱分解槽１で発生した分
解ガス１０１は、冷却器２に導入される。冷却器２を通
過した分解ガス１０１の温度は、温度センサ２１で検出
される。温度センサ２１で検出される温度は制御機３０
に入力され、そこからの出力信号により、冷却器２に供
給される冷却水２０１の供給ラインに設けられた弁１１
が調整されて、冷却器２を通過した後の分解ガス１０１
の温度を制御している。

【００１２】次に、熱分解槽１内の缶液を蒸発させる場
合の制御について述べる。廃プラスチック１００の供給
を終了すると、分解ガス１０１の発生量が次第に減少す
る。制御機３０により冷却器２に供給される冷却水２０
１の供給量を調節する弁１１の開度がしぼられる。弁１
１の開度が任意の下限値に達すると、制御機３０からの
出力信号によりバーナ１０への油および空気の供給量を
調節している弁１２および１３の開度が大になり、バー
ナ１０への油および空気の供給量が増加する。その結果
バーナ１０の加熱量が増大して熱分解槽１の温度が上昇
し、缶液のガス化が開始する。温度センサ２２で検出さ
れる冷却水２０１の温度は上昇し、制御機３０により開
度が調整されている弁１１は開度が大になる。弁１１の
開度が任意に設定される閾値に達すると、弁１１の開度
を維持したまま、制御機３０からの出力信号により油お
よび空気の供給量を調節する弁１２および１３の開度が
しぼられる。その結果、バーナ１０の出力が低下し、分
解ガス１０１の発生量が減少する。冷却水の供給量を調
節する弁１１の開度は閾値の開度で維持されたままなの
で、分解ガス１０１の発生量の減少に伴い、温度センサ
２１で検出される分解ガス１０１の温度が低下する。分
解ガス１０１の温度があらかじめ設定された閾値に達し
たところで、油および空気の供給量を調節する弁１２お
よび１３の開度を大にする信号が出力される。その結
果、バーナ１０の加熱量が増大して熱分解槽１の温度が
上昇し、缶液のガス化が促進される。温度センサ２１で
検出される分解ガス１０１の温度は、ガス量の増加に伴
い上昇し、制御機３０にあらかじめ設定された閾値に達
する。そこで、制御機３０から油および空気の供給量を
調節する弁１２および１３の開度を小にする信号が出力
される。以上のように、温度センサ２１で検出される冷
却器を通過した後の分解ガス１０１の温度に基づいて、
熱分解槽１を加熱するバーナ１０への油と空気の供給量
を調節することにより分解ガス１０１の発生量の平均化
が図れる。

【００１３】図１の廃プラスチック油化処理システムに
よる実施例を述べる。廃プラスチックとして、ポリプロ
ピレン４５kg，ポリエチレン２２kg，ポリスチレン７k
g，ポリ塩化ビニル１kg，エポキシ樹脂１８kg，フェノ
ール樹脂７kgの破砕混合物を用いた。還流槽３には、液
状の重質成分とガス状の軽質成分の分離を促進するため
に、直径１５mmの磁製のボールを充填した。塩素固定化
槽４には、塩素固定化剤として直径４.８mm の水酸化カ
ルシウムのペレットを充填した。廃プラスチック１００
kgを熱分解槽１に投入し、操作により油化した。廃プラ
スチックは、５kgずつ２０回に分けて熱分解槽１に供給
した。廃プラスチックを供給している間の温度センサ２
０で検出される熱分解槽１の温度は４２０℃ないし４３
０℃、温度センサ２１で検出される冷却槽２出口での分
解ガス１０１の温度は２７０℃とした。廃プラスチック
の供給が終了した後、缶液を蒸発させるために熱分解槽
１は最終的に５８０℃まで昇温した。また、還流槽３の
温度は２７０℃、塩素固定化槽４の温度は２８０℃で維
持した。

【００１４】本実施例で回収された油の蒸留試験の結果
を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】また、油の全塩素含有率は８０ppm であっ
た。

【００１７】比較例として、廃プラスチックの供給が終
了した後に、温度センサ２０で検出される熱分解槽１の
温度を４３０℃から５８０℃まで一段階に昇温した。そ
の結果、分解ガス１０１の発生量が急激に増加し、冷却
器１の冷却能力が追いつかず温度センサ２１で検出され
る分解ガス温度が２７０℃に維持できず、最高で350℃
にまで上昇した。比較例で回収された油の蒸留試験の結
果を表１に示す。また、油の全塩素含有率は１２００pp
m であった。

【００１８】表１に示すように、本実施例で回収された
油は９５％留出点が２８３℃であるのに対して、比較例
で回収された油の９５％留出点は８７℃も高く３７０℃
であった。

【００１９】この結果から、本実施例によれば沸点が３
００℃以上の重質成分は還流され形質化されることがわ
かる。また、油の全塩素含有率を比較すると、本実施例
に従い回収した油では８０ppmと低い値であるのに対
し、比較例の回収油では1200ppmという高い値であっ
た。この結果から、本発明により塩素固定化剤の塩素除
去効果が持続していることがわかる。

【００２０】

【発明の効果】高温の熱分解ガスが大量に発生すること
を防止して、還流槽における重質成分と軽質成分の分離
を確実に行うための手段を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的システムを表す説明図。

【符号の説明】

１…熱分解槽、２…冷却器、３…還流槽、４…塩素固定
化槽、５…凝縮器、６…気液分離器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嵐 紀夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山下 寿生 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃プラスチックを熱分解する熱分解槽と、
   前記熱分解槽で発生した分解ガスを所定の温度に冷却し
   て前記分解ガス中の重質成分を凝縮液化する冷却器と、
   前記冷却器で凝縮液化した重質成分とガス状の軽質成分
   を分離し、さらにガス状の軽質成分に混入しているミス
   ト状の重質成分を除去し、前記冷却器で液化した重質成
   分とともに熱分解槽に還流する還流槽と、前記還流槽で
   分離された前記軽質ガスを冷却して一部を凝縮液化して
   油とする凝縮器と、前記凝縮器で得られた油と非凝縮ガ
   スとを分離する気液分離器とを含む廃プラスチック油化
   装置の運転方法において、前記冷却器の出口におけるガ
   ス状の軽質成分の温度が所定の範囲内の値をとるように
   前記熱分解槽の加熱量を制御することによって分解ガス
   の発生速度を平均化することを特徴とする廃プラスチッ
   ク油化処理装置の運転方法。