WO2023286525A1 - プラスチック油化装置及び方法 - Google Patents

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由美子 神原
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一喜 神原
由美子 神原
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for decomposing plastic-containing waste (including waste tires; hereinafter the same) with superheated steam to produce oil, that is, to make oil.
  • plastic is charged into a reaction vessel, steam is introduced into a steam introduction layer, and a heating device superheats the steam in the steam introduction layer and heats the reaction vessel to blow out steam. It is said that the steam and the oil can be discharged out of the reaction tank through the discharge part by jetting water vapor into the reaction tank from the nozzle and reacting with the plastic to decompose the oil. According to this, it is possible to decompose plastics and the like under normal pressure, and it is said that safety can be improved. However, there is still room for an apparatus that can convert plastics to oil more efficiently and safely with a simpler configuration.
  • the present invention provides a reaction vessel into which an object to be treated containing plastic is charged, heating means for heating the temperature inside the reaction vessel; a steam injection means for injecting steam into the reaction vessel; comprising a discharge means for discharging vaporized substances vaporized in the reaction vessel,
  • the heating means heats the internal temperature of the reaction vessel to 400° C. or higher,
  • the steam injection means injects steam at a temperature of 100° C. or higher and 130° C.
  • the discharging means discharges the vaporized substance to the outside of the reaction tank and maintains the pressure inside the reaction tank at substantially normal pressure; as well as, a reaction vessel into which an object to be treated containing plastic is charged; heating means for heating the temperature inside the reaction vessel; a steam injection means for injecting steam into the reaction vessel; Using an oil conversion apparatus equipped with discharge means for discharging vaporized substances vaporized in the reaction tank, heating the internal temperature of the reaction vessel to 400° C. or higher by the heating means; Injecting steam at a temperature of 100° C. or higher and 130° C. or lower into the reaction vessel by the steam injection means,
  • the problem is solved by a method for producing oil, characterized in that the vaporized substance is discharged to the outside of the reaction tank by the discharge means, and the pressure inside the reaction tank is maintained at substantially normal pressure.
  • steam at a temperature of 100° C. to 130° C. is injected into the reaction vessel heated to 400° C. or higher, so that the steam rapidly reaches the critical temperature of 374.1° C., accompanied by Since the volume of water vapor expands about 317 times, reaction pressure is applied, and it becomes subcritical water 1, providing a radical reaction field from an ionic reaction field to the organic and organic compounds to be treated, and also causing a hydrolysis reaction.
  • substances that vaporize such as oil are discharged as vaporized substances to the outside of the reaction tank by the discharging means, and substances that do not vaporize remain as solids inside the reaction tank.
  • the reaction tank is heated to 400° C. or higher, and steam at 100° C. or higher and 130° C. or lower is injected into the reactor.
  • steam at 100° C. or higher and 130° C. or lower is injected into the reactor.
  • the discharge means discharges the vaporized substances to the outside of the reaction tank and maintains the pressure inside the reaction tank at substantially normal pressure, there is no need to increase the strength of the reaction tank. can be achieved, and manufacturing costs can be reduced.
  • the heating means is composed of a heat source and a heating tank into which hot air heated by the heat source is sent, and further provided with heat exhaust means for discharging the hot air, the temperature inside the reaction tank can be reduced to a predetermined level. Temperature and easy.
  • the heating means is configured so as not to heat the discharging means, the subcritical water 1 is discharged as high-temperature steam, and the subcritical water 1 can be prevented from leaking out of the reaction vessel, thus ensuring safety. can be further enhanced.
  • the internal temperature of the reaction tank is set to 500° C. or less, the possibility of steam explosion is reduced, and it is possible to provide an oil conversion apparatus and method that can be handled more safely and have good decomposition efficiency. can.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an oil conversion apparatus of the present invention.
  • an oil conversion apparatus 100 which is an embodiment of the present invention, comprises a reaction tank 10, a heating means 20, a steam injection means 30, a discharge means 40, a heat discharge means 50, and a desorption means 50.
  • Salt means 60 may additionally be provided.
  • the reaction tank 10 is configured so that objects to be treated containing plastic (including waste plastics and waste tires; the same shall apply hereinafter) can be charged therein.
  • the reaction tank 10 may be made of a material that can withstand the heat transferred from the heating means 20 .
  • the internal structure of the reaction vessel 10 may be devised so that heat convection is likely to occur inside the reaction vessel 10 .
  • the heating means 20 heats the inside of the reaction vessel 10 to 400°C or higher (preferably 400°C or higher and 500°C or lower) and can use a known heat source as long as the temperature range can be maintained.
  • a heat source may be applied directly to the reaction vessel 10, but as shown in the figure, a heating vessel surrounding the outside of the reaction vessel 10 and into which hot air heated by a heat source is sent is preferable. good.
  • the reaction vessel 10 can be easily heated evenly, and the temperature inside the reaction vessel 10 can be easily adjusted to a predetermined temperature.
  • a heat source for example, a burner or an electric furnace can be used.
  • the steam injection means 30 is, for example, a nozzle that communicates with the inside of the reaction tank 10 , and is configured to eject steam at a temperature of 100° C. or higher and 130° C. or lower into the decomposition tank 10 . It is desirable that the injection pressure and the injection amount of steam are configured to be adjustable. Although the explanation with illustration is omitted, water vapor at 100° C. or more and 130° C. or less may be generated by heating water in a boiler in an amount necessary for oilification.
  • the inside of the reaction vessel 10 is heated to 400° C. or higher (preferably 400° C. or higher and 500° C. or lower) by the heating means 20, and the steam of 100° C. or higher and 130° C. or lower is heated to the reaction vessel by the steam injection means 30. 10 is injected inside.
  • the water vapor rapidly reaches the critical temperature of 374.1°C inside the reaction tank 10, and the temperature of the water vapor, which has a very small volume, rapidly rises, causing the volume to expand about 317 times.
  • Pressure is applied to water vapor to form subcritical water 1, which provides the organic and organic compounds to be treated with a radical reaction field instead of an ionic reaction field and causes a hydrolysis reaction.
  • the reaction tank 10 is heated to 400° C. or higher (preferably 400° C. or higher and 500° C. or lower), and steam at 100° C. or higher and 130° C. or lower is injected into the reactor to convert the plastic into oil. Therefore, it is safer and the decomposition efficiency can be improved.
  • Most waste plastics can be decomposed by heating the reaction tank 10 to 400° C. or more and 450° C. or less. °C or below).
  • the vaporized substance is discharged to the outside of the reaction tank 10 by the discharge means 40.
  • the discharge means 40 may be a simple tubular exhaust pipe as long as the vaporized substance vaporized inside the reaction tank 10 can be discharged to the outside of the reaction tank 10.
  • a blower or suction device directed to the outside of the tank 10 can also be provided.
  • the discharge means 40 discharges the vaporized substance to the outside of the reaction vessel 10 to maintain the pressure inside the reaction vessel 10 at substantially normal pressure (including pressure slightly higher than normal pressure). This can be achieved by devising the shape and size of the pipe, or by interlocking a pressure sensor installed inside the reaction vessel 10 with a discharge amount adjustment mechanism for adjusting the discharge amount.
  • the discharging means 40 maintains the pressure inside the reaction tank 10 at substantially normal pressure, so that there is no need to increase the wall strength of the reaction tank 10 more than necessary, so the oil conversion apparatus 100 can be made simple accordingly. can be achieved, and manufacturing costs can be reduced.
  • the heating means 20 by configuring the heating means 20 not to heat the discharge means 40, the subcritical water 1 generated inside the reaction tank 10 is discharged as high-temperature steam by the discharge means 40, and the subcritical water 1 can be prevented from leaking out of the reaction vessel 10, so that safety can be further enhanced.
  • the heat exhausting means 50 may be simply a tubular heat exhausting pipe, but may also be provided with a blower or a suction device as necessary.
  • the heating means 20 is a heating tank into which hot air heated by a heat source is sent, the hot air may be discharged.
  • the amount of waste heat may be adjusted so that the temperature inside the reaction tank 10 is maintained at 400° C. or higher (preferably 400° C. or higher and 500° C. or lower).
  • the desalting means 60 As the desalting means 60, a known desalting device can be applied as long as the vaporized substance discharged from the reaction tank 10 by the discharge means 40 can be oxidized and separated into water and oil. By providing the desalting means 60, it is possible to make it easier to remove oil that has been turned into oil. Further, in order to efficiently flow the vaporized substance into the desalting means 60, a blower or a suction device may be provided. A heat exchange device may be provided between the reaction vessel 10 and the desalting means 60 in order to set the temperature of the vaporized substance flowing into the desalting means 60 to a desired temperature.
  • an object to be processed including plastic can be converted to oil as follows.
  • the heating means 20 heats the internal temperature of the reaction vessel 10 charged with the object to be treated to 400° C. or higher (preferably 400° C. or higher and 500° C. or lower), and the steam injection means 30 heats the temperature to 100° C. or higher and 130° C.
  • the following steam is injected into the reactor 10 .
  • the water vapor rapidly reaches the critical temperature of 374.1°C inside the reaction tank 10, and the temperature of the water vapor, which has a very small volume, rapidly rises, causing the volume to expand about 317 times.
  • the vaporized substance is discharged to the outside of the reaction tank 10 by the discharge means 40, and at this time the pressure inside the reaction tank 10 is maintained at substantially normal pressure.
  • the steam injected into the reaction vessel 10 by the steam injection means 30 reacts to the subcritical water 1 inside the reaction vessel 10, and then is discharged from the discharge means 40 not as the subcritical water 1 but as a vaporized substance. is discharged as high-temperature steam containing Therefore, subcritical water 1, which is dangerous to handle and expensive to manufacture, can be generated safely and at low cost.
  • the vaporized substance discharged by the discharging means 40 is sent to the desalting means 60, where the vaporized substance is oxidized and separated into water and oil.
  • the pressure inside the reaction tank 10 is substantially normal pressure. Since high pressure is not required, safety can be enhanced. Also, inside the reaction vessel 10, the individual water droplets of water vapor are heated and expanded to increase the pressure. . As a result, it is not necessary to increase the strength of the reaction tank 10, so that the oil conversion apparatus 100 can be made simpler, and the manufacturing cost can be suppressed. In addition, since an oil film is formed on the inner wall of the reaction tank 10 by evaporating and adhering to the oil of the object to be treated, the oxidation reaction of the subcritical water 1 can be prevented.
  • Supercritical water is a fluid of 374.1° C. or higher and 22.1 MPa (218 atm) or higher.
  • the density of supercritical water is about 0.03 to 0.4 times that of liquid water (1 g/cm 3 ) in a greenhouse, and several tens to several hundred times higher than steam at 100° C. and 0.1 MPa. It is an active fluid with a viscosity rate as low as that of gas, a self-diffusion coefficient between that of liquid and gas, a large kinetic energy, and a density of about 1/10 that of liquid.
  • Sub-critical water 1 is high-pressure water vapor that has a high temperature of 374.1°C or higher but does not reach the critical pressure of 22.1 MPa. Like supercritical water, it has a large kinetic energy and is an active water vapor (gas classification), and it is water vapor that provides from an ion reaction field to a radical reaction field, but it does not become a supercritical fluid. Increasing the temperature or increasing the pressure brings it closer to a supercritical fluid. For example, when the dielectric constant is 1.1 at 700° C. and 10 MPa, organic substances with a low dielectric constant such as benzene are dissolved.
  • the subcritical water 2 is high-temperature and high-pressure liquid water having a large hydrolytic power of 150 to 350° C. and 0.5 to 25 MPa. While the dielectric constant of supercritical water and subcritical water 1 is about 1 to 10, subcritical water 2 is a weak to medium polar solvent of 15 to 45, and the ionic product is 10 of supercritical water and subcritical water 1. -15 to 10-29 mol2/ kg2 , and since it decreases to about 10-12 to 10-11, it is easier to handle than supercritical water or subcritical water 1.
  • supercritical water and subcritical water 1 exhibit properties from water-soluble to water-insoluble while being a single solvent, and provide ionic reaction fields to radical reaction fields. It can be used for various purposes by selecting the temperature and pressure.
  • the oil conversion apparatus and method of the present invention are of great social significance because they can be effectively used for waste that is considered difficult to treat or waste that is costly. Specifically, it is possible to reduce social risks by treating infectious medical waste in the facility, to be able to deal with mixed garbage such as marine waste (coastal garbage, etc.) without salt treatment, and to be able to handle waste oil. By separating the impurities from the waste, it can be reused as fuel, and in some cases, it is possible to convert industrial waste containing chemical substances into oil.

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Abstract

【課題】　よりシンプルな構成で、より分解効率が良く、より安全にプラスチックを油化することができる装置及びその方法を提供すること。 【解決手段】　油化装置１００及びその方法によれば、４００℃以上（好ましくは、４００℃以上５００℃以下）に加熱した反応槽１０の内部に、１００℃以上１３０℃以下の水蒸気が注入されるので、水蒸気が亜臨界水１となり、処理対象物が油化され、その油分などの気化する物質は気化物質となって排出手段４０により反応槽１０外部へ排出され、気化しない物質は個体として反応槽内部に残る。このとき、排出手段４０が反応槽１０内部の圧力を略常圧に保つ。よって、反応槽１０の強度を高める必要がないから、その分シンプルな油化装置１００とすることができ、製造コストを抑えることができるだけでなく、より安全で、より分解効率の良い油化装置及び油化方法とすることができる。

Description

プラスチック油化装置及び方法
　本発明は、過熱水蒸気でプラスチックを含む廃棄物（廃タイヤを含む。以下同じ。）を分解して油分を生成、すなわち、油化する装置及びその方法に関する。
近年、プラスチックを含む廃棄物から、油分を取り出す油化装置の開発が進められている。例えば、廃棄プラスチック等を分解槽に入れ、外部から加熱することで、プラスチックの温度をその熱分解温度である約４００℃に加熱して熱分解させ、油分を抽出する油化分解装置がある。このような装置では、プラスチックの熱伝導率が低い傾向にあるために、装置内を８００℃近くまで加熱しなければ処理効率が上がらない場合があり、安全面で問題がある。そこで、安全性を高めるために、以下のような装置が提案されている。
特開２００９－２２１２３６号公報
　特許文献１の発明によれば、反応槽内にプラスチックを装入し、水蒸気導入層に水蒸気を導入し、加熱装置により、水蒸気導入層内の水蒸気を過熱するとともに反応槽を加熱し、水蒸気噴出ノズルにより水蒸気を反応槽内に噴出させ、プラスチックと反応させることで油分を分解し、排出部を介して水蒸気と油分を反応槽外部に排出させることができるとされている。これによれば、常圧下でプラスチック等を分解することができ、安全性を高めることが出来るとされている。しかし、よりシンプルな構成で、より効率良く、より安全にプラスチックを油化することができる装置とする余地は残されている。
　そこで、本発明は、よりシンプルな構成で、より分解効率が良く、より安全にプラスチックを油化することができる装置及びその方法を提供することをその目的とする。
　本発明は、プラスチックを含む処理対象物が装入される反応槽と、
　前記反応槽内部の温度を加熱する加熱手段と、
　前記反応槽に水蒸気を注入する水蒸気注入手段と、
　前記反応槽で気化した気化物質を排出する排出手段を具え、
前記加熱手段は、前記反応槽の内部温度を４００℃以上に加熱し、
前記水蒸気注入手段は、１００℃以上１３０℃以下の水蒸気を前記反応槽内部に注入し、
前記排出手段は、前記気化物質を前記反応槽外部へ排出させるとともに、前記反応槽内部の圧力を略常圧に保つことを特徴とする油化装置、
及び、
　プラスチックを含む処理対象物が装入される反応槽と、
　前記反応槽内部の温度を加熱する加熱手段と、
　前記反応槽に水蒸気を注入する水蒸気注入手段と、
　前記反応槽で気化した気化物質を排出する排出手段を具えた油化装置を用いて、
前記加熱手段により前記反応槽の内部温度を４００℃以上に加熱し、
前記水蒸気注入手段により１００℃以上１３０℃以下の水蒸気を前記反応槽内部に注入し、
前記排出手段により、前記気化物質を前記反応槽外部へ排出して、前記反応槽内部の圧力を略常圧に保つことを特徴とする油化方法によって前記課題を解決した。
　本発明によれば、４００℃以上に加熱した反応槽の内部に、１００℃以上１３０℃以下の水蒸気が注入されるので、水蒸気が急激に３７４.１℃の臨界温度に達し、これに伴い、水蒸気の体積が約３１７倍に膨張するため、反動圧力が掛かり、亜臨界水１となって、処理対象物の有機及び有機化合物にイオン反応場からラジカル反応場を提供すると共に加水分離反応も起こさせる。これにより、有機及び有機化合物から、油分などの気化する物質は気化物質となって排出手段により反応槽外部へ排出され、気化しない物質は個体として反応槽内部に残る。このように、本発明では、反応槽を４００℃以上に加熱し、その内部に１００℃以上１３０℃以下の水蒸気を注入すればいいので、より安全で、より分解効率の良い油化装置及び油化方法とすることができる。また、排出手段が気化物質を反応槽外部へ排出して、反応槽内部の圧力を略常圧に保つので、反応槽の強度を高める必要がないから、その分シンプルな油化装置とすることができ、製造コストを抑えることができる。
　また、排出手段によって排出された気化物質を酸化反応させ、水分と油分を分離させる脱塩手段をさらに具える構成とすれば、油分を取り出し易い。
　また、加熱手段が、熱源と、熱源によって加熱された温風が送り込まれる加熱槽から構成され、温風を排出する排熱手段をさらに具える構成とすれば、反応槽内部の温度を所定の温度とし易い。
　また、加熱手段が排出手段を加熱しないように構成されていれば、亜臨界水１は高温水蒸気となって排出され、亜臨界水１が反応槽外部に漏出することを防止できるので、安全性を一層高めることができる。
　また、反応槽の内部温度を５００℃以下とする構成とすれば、水蒸気爆発が起こる可能性が低くなり、より安全に取扱うことが可能な、分解効率の良い油化装置及び方法とすることができる。
本発明の油化装置の概略図。 温度と圧力の関係で水の状態を説明した図。
　以下、本発明の実施形態を図１～２を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
　本発明の実施形態である油化装置１００は、図1に示されるように、反応槽１０と、加熱手段２０と、水蒸気注入手段３０と、排出手段４０を具え、排熱手段５０と、脱塩手段６０を追加的に具えることができる。
　反応槽１０は、内部にプラスチックを含む処理対象物（廃プラスチック及び廃タイヤを含む。以下同じ。）を装入することができるように構成されている。反応槽１０は、加熱手段２０から伝えられる熱に耐え得る素材で形成すればよい。また、反応槽１０の内部で熱の対流が起こり易いように、その内部構造を工夫してもよい。
　加熱手段２０は、反応槽１０の内部を４００℃以上（好ましくは、４００℃以上５００℃以下）に加熱し、その温度帯を保つことが出来れば、公知の熱源を利用することができる。反応槽１０に熱源を直接当てる構成とすることも可能であるが、図示しているように、反応槽１０の外側を囲繞する、熱源によって加熱された温風が送り込まれる加熱槽とするのがよい。これにより、反応槽１０を均等に加熱し易く、反応槽１０内部の温度を所定の温度とし易くすることができる。なお、熱源としては、例えば、バーナーや電炉を利用することができる。
　水蒸気注入手段３０は、例えば、反応槽１０内部に連通するノズルであり、１００℃以上１３０℃以下の水蒸気を分解槽１０の内部に噴出するように構成されている。水蒸気の噴射圧力や噴出量は調整できるように構成されているのが望ましい。図示しての説明は省略するが、１００℃以上１３０℃以下の水蒸気は、ボイラーで水を加熱して、油化に必要な量を生成しておけばよい。
　油化装置１００では、加熱手段２０によって、反応槽１０内部が４００℃以上（好ましくは、４００℃以上５００℃以下）に加熱され、水蒸気注入手段３０によって１００℃以上１３０℃以下の水蒸気が反応槽１０内部に注入される。これにより、反応槽１０内部で水蒸気が急激に３７４.１℃の臨界温度に達し、体積の微小な水蒸気が急激に温度上昇することにより、体積が約３１７倍に膨張するため、これに反する反動圧力が水蒸気に掛かり、亜臨界水１となって、処理対象物の有機及び有機化合物にイオン反応場からラジカル反応場を提供すると共に加水分離反応も起こさせる。かくして、有機及び有機化合物から、油分などの気化する物質は気化物質となり、気化しない物質は個体として反応槽１０内部に残る。このように、本発明では、反応槽１０を４００℃以上（好ましくは、４００℃以上５００℃以下）に加熱し、その内部に１００℃以上１３０℃以下の水蒸気を注入することでプラスチックを油化することができるので、より安全で、より分解効率を良くすることができる。なお、殆どの廃プラスチックは、反応槽１０を４００℃以上４５０℃以下に加熱すれば分解することができるが、廃タイヤの場合は、反応槽を４５０℃より高く（好ましくは、４５０℃以上５００℃以下）に加熱することで分解可能である。
　気化物質は、排出手段４０により、反応槽１０外部へ排出される。排出手段４０は、反応槽１０内部で気化した気化物質を反応槽１０外部へ排出させることができれば、シンプルに管状の排気管としてもよいが、必要に応じて、圧力弁を設け、或いは、反応槽１０外部へ向けた送風装置や吸引装置を具えることもできる。排出手段４０は、気化物質を反応槽１０外部へ排出して、反応槽１０内部の圧力を略常圧（常圧よりも若干高い圧力を含む。）に保つ。これは、管の形状や大きさを工夫する、或いは、反応槽１０内部に設置した圧力センサと排出量を調整する排出量調整機構を連動させるなどして実現することができる。このように、排出手段４０が反応槽１０内部の圧力を略常圧に保つことにより、反応槽１０の壁の強度を必要以上に高める必要がないから、その分シンプルな油化装置１００とすることができ、製造コストを抑えることができる。
　ここで、加熱手段２０が排出手段４０を加熱しないように構成することにより、反応槽１０内部で生成された亜臨界水１は、排出手段４０によって高温水蒸気となって排出され、亜臨界水１が反応槽１０外部に漏出することを防止できるので、安全性を一層高めることができる。
　排熱手段５０は、加熱手段２０によって発生した熱を排熱することができれば、シンプルに管状の排熱管としてもよいが、必要に応じて、送風装置や吸引装置を具えることもできる。特に、加熱手段２０が、熱源によって加熱された温風が送り込まれる加熱槽である場合、この温風を排出する構成とすることができる。また、反応槽１０内部の温度が４００℃以上（好ましくは、４００℃以上５００℃以下）に保たれるように、排熱量を調整するように構成してもよい。
　脱塩手段６０は、排出手段４０によって反応槽１０から排出された気化物質を酸化反応させ、水分と油分に分離させることができれば、公知の脱塩装置を適用することができる。脱塩手段６０を具えることで、油化された油分を取り出し易くすることができる。また、脱塩手段６０に気化物質を効率良く流入させるために、送風装置や吸引装置を具えてもよい。なお、脱塩手段６０に流入する気化物質を所望の温度とするために、反応槽１０と脱塩手段６０の間に熱交換装置を設けてもよい。
　上述した油化装置１００を用いて、以下のように、プラスチックを含む処理対象物を油化することができる。まず、加熱手段２０により、処理対象物が装入された反応槽１０の内部温度を４００℃以上（好ましくは、４００℃以上５００℃以下）に加熱し、水蒸気注入手段３０により１００℃以上１３０℃以下の水蒸気を反応槽１０内部に注入する。これにより、反応槽１０内部で水蒸気が急激に３７４.１℃の臨界温度に達し、体積の微小な水蒸気が急激に温度上昇することにより、体積が約３１７倍に膨張するため、これに反する反動圧力が水蒸気に掛かり、亜臨界水１となって、処理対象物の有機及び有機化合物にイオン反応場からラジカル反応場を提供すると共に加水分離反応も起こさせる。かくして、有機及び有機化合物から、油分などの気化する物質は気化物質となり、気化しない物質は個体として反応槽１０内部に残る。
　次いで、排出手段４０により、気化物質が反応槽１０外部へ排出され、このとき、反応槽１０内部の圧力は略常圧に保たれる。これにより、水蒸気注入手段３０で反応槽１０内部に注入された水蒸気は、反応槽１０内部で亜臨界水１への反応をした後、排出手段４０から、亜臨界水１としてではなく、気化物質を含んだ高温水蒸気として排出される。よって、取扱いが危険で、製造コストが高い亜臨界水１を、安全、且つ、低コストで生成することが可能になる。
　油化装置１００が脱塩手段６０を具える場合、排出手段４０によって排出された気化物質が脱塩手段６０に送り込まれ、その気化物質を酸化反応させて、水分と油分に分離する。
　このように、油化装置１００による油化方法によれば、反応槽１０内部に水蒸気を注入する際に、反応槽１０内部の圧力が略常圧であるため、水蒸気の噴射圧力を必要以上に高圧にしなくてもよいため、安全性を高めることができる。また、反応槽１０の内部では、水蒸気の個々の水滴が加熱され、膨張することで、圧力が高まるが、排出手段４０によって減圧されるので、反応槽１０の内部の圧力は略常圧となる。これにより、反応槽１０の強度を高める必要がないから、その分シンプルな油化装置１００とすることができ、製造コストを抑えることができる。なお、反応槽１０の内壁には、処理対象物の油分が気化して付着することにより、油膜が形成されるので、亜臨界水１の酸化反応を防ぐことができる。
　次に、図２を参照して、超臨界水、亜臨界水１、及び亜臨界水２の特性について説明する。超臨界水は、３７４.１℃以上、且つ、２２.１ＭＰａ（２１８気圧）以上の流体である。超臨界水の密度は温室の液体水（１ｇ／ｃｍ３）の０.０３～０.４倍程度であり、１００℃、０.１ＭＰａの水蒸気に比べて数十～数百倍大きい。粘度率は気体並みに低く、自己拡散係数は液体と気体の中間程度で、大きな運動エネルギーを持ち、液体の１／１０程度の密度を持つ活動的な流動体である。温度、圧力を制御することにより密度や溶解度等のマクロな物性から、流体分子の溶媒和構造等のミクロな物性・構造まで連続かつ大幅に制御が可能であり、誘電率やイオン積という反応場に大きな影響を与える要素の制御が容易で、単一溶媒であり、且つ、水溶性から非水溶性の特性を示し、イオン反応場からラジカル反応場までを提供することができる。超臨界水は、強力な酸化力で腐食しにくいといわれている貴金属をも腐食させる。常温、常圧下で安定な物質であるセルロースやダイオキシン、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）も超臨界水中では分解可能である。酸化力が極めて高いために扱い難いものでもある。
　亜臨界水１は、３７４.１℃以上の高温であるが、臨界圧力の２２.１ＭＰａに達しない程度の高圧の水蒸気である。超臨界水と同様に、大きな運動エネルギーを持ち、活動的な水蒸気（気体分類）で、イオン反応場からラジカル反応場まで提供する水蒸気であるが、超臨界流体までにはならない。温度を高温にするか、圧力を上げることにより、超臨界流体により近いものになる。例えば、７００℃、１０ＭＰａの誘電率１.１になると、ベンゼンのような誘電率の低い有機物を溶解するようになる。
　亜臨界水２は、１５０～３５０℃、０.５～２５ＭＰａの大きな加水分解力を持つ高温高圧の液体水である。超臨界水や亜臨界水１の誘電率１～１０程度に対し、亜臨界水２は、１５～４５と弱～中極性の溶媒であり、イオン積も超臨界水や亜臨界水１の１０－１５～１０－２９ｍｏｌ２／ｋｇ２に対し、１０－１２～１０－１１程度まで低下することから、超臨界水や亜臨界水１より取り扱いが容易である。
　以上のように、超臨界水や亜臨界水１は、温度や圧力を変えることにより、単一溶媒でありながら水溶性から非水溶性の特性を示し、イオン反応場からラジカル反応場までを提供できるから、温度や圧力を選択することで様々な用途に活用できる。
　本発明の油化装置及びその方法は、廃棄物処理の中で、処理が困難とされている廃棄物や、コストの掛る廃棄物に有効に活用することができるので、社会的意義は大きい。具体的には、感染性医療廃棄物を施設内処理することにより、社会的リスクを低減できること、海洋廃棄物（海岸ゴミ等）などの混合ゴミに対し、塩分処理をせずに対応できること、廃油の不純物分離を行うことにより、燃料などでこれを再利用することができること、場合によっては、化学物質を含んだ産業廃棄物の油化もできること、が挙げられる。
　以上に説明したように、本発明によれば、よりシンプルな構成で、より分解効率が良く、より安全にプラスチックを油化することができる装置及びその方法を提供することができる。
　１０　　反応槽
　２０　　加熱手段
　３０　　水蒸気注入手段
　４０　　排出手段
　５０　　排熱手段
　６０　　脱塩手段
　１００　油化装置

Claims (10)

  1. 　プラスチックを含む処理対象物が装入される反応槽と、
    　前記反応槽内部の温度を加熱する加熱手段と、
    　前記反応槽に水蒸気を注入する水蒸気注入手段と、
    　前記反応槽で気化した気化物質を排出する排出手段を具え、
    前記加熱手段は、前記反応槽の内部温度を４００℃以上に加熱し、
    前記水蒸気注入手段は、１００℃以上１３０℃以下の水蒸気を前記反応槽内部に注入し、
    前記排出手段は、前記気化物質を前記反応槽外部へ排出させるとともに、前記反応槽内部の圧力を略常圧に保つことを特徴とする、
    油化装置。
  2. 　前記排出手段によって排出された気化物質を酸化反応させ、水分と油分を分離させる脱塩手段をさらに具える、
    　請求項１の油化装置。
  3. 　前記加熱手段が、熱源と、該熱源によって加熱された温風が送り込まれる加熱槽から構成され、
    　前記温風を排出する排熱手段をさらに具える、
    　請求項１の油化装置。
  4. 　前記加熱手段が前記排出手段を加熱しないように構成されている、
    　請求項１の油化装置。
  5. 　前記加熱手段が、前記反応槽の内部温度を５００℃以下に加熱する、請求項１から４のいずれかの油化装置。
  6. 　プラスチックを含む処理対象物が装入される反応槽と、
    　前記反応槽内部の温度を加熱する加熱手段と、
    　前記反応槽に水蒸気を注入する水蒸気注入手段と、
    　前記反応槽で気化した気化物質を排出する排出手段を具えた油化装置を用いて、
    前記加熱手段により前記反応槽の内部温度を４００℃以上に加熱し、
    前記水蒸気注入手段により１００℃以上１３０℃以下の水蒸気を前記反応槽内部に注入し、
    前記排出手段により、前記気化物質を前記反応槽外部へ排出して、前記反応槽内部の圧力を略常圧に保つことを特徴とする、
    　油化方法。
  7. 　前記油化装置が、脱塩手段をさらに具え、
    　前記脱塩手段により、前記排出手段によって排出された気化物質を酸化反応させ、水分と油分を分離する、
    　請求項６の油化方法。
  8. 　前記油化装置が、排熱手段をさらに具え、
    　前記加熱手段が、熱源と、該熱源によって加熱された温風が送り込まれる加熱槽から構成され、
    　前記排熱手段により前記温風を排出する、
    　請求項６の油化方法。
  9. 　前記加熱手段が前記排出手段を加熱しないように構成されている、
    　請求項６の油化方法。
  10. 　前記加熱手段により前記反応槽の内部温度を５００℃以下に加熱する、請求項６から９のいずれかの油化方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5858386B2 (ja) * 1978-12-26 1983-12-24 章 脇本 有機物を主体とする廃棄物の連続処理装置
JPH0913046A (ja) * 1995-06-27 1997-01-14 Houjiyou Yuniteii:Kk 廃棄物処理装置及び廃棄物処理装置の残渣抽出方法
JP2006083310A (ja) * 2004-09-17 2006-03-30 Nippon Steel Corp 樹脂を主体とする廃棄物の再資源化方法
WO2008136157A1 (ja) * 2007-04-24 2008-11-13 Orient Instrument Computer Co., Ltd. 廃棄物処理自動車および廃棄物処理装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009221236A (ja) 2006-07-03 2009-10-01 Kazuki Kogyo:Kk プラスチック油化装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5858386B2 (ja) * 1978-12-26 1983-12-24 章 脇本 有機物を主体とする廃棄物の連続処理装置
JPH0913046A (ja) * 1995-06-27 1997-01-14 Houjiyou Yuniteii:Kk 廃棄物処理装置及び廃棄物処理装置の残渣抽出方法
JP2006083310A (ja) * 2004-09-17 2006-03-30 Nippon Steel Corp 樹脂を主体とする廃棄物の再資源化方法
WO2008136157A1 (ja) * 2007-04-24 2008-11-13 Orient Instrument Computer Co., Ltd. 廃棄物処理自動車および廃棄物処理装置

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