JPH06271867A - 高分子系廃棄物からの副生油回収設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高分子系廃棄物から、石油等の有償燃料を必
要とせず、安全かつ高効率で油分を回収でき、しかも油
分を回収した後の固形物残渣の利用も容易な副生油回収
設備を提供する。 【構成】 乾留炉１の密閉された缶内で、缶内の高分子
系廃棄物Ｐに着火して、特定の条件下で乾留反応させて
油分を含む乾留ガスを発生させる。そして、発生した乾
留ガスを冷却器２により冷却して油分Ｊを回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子系の廃棄物を乾
留処理して、有用な資源として再利用するための副生油
回収設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、廃タイヤや廃プラスチック等の高
分子系の廃棄物Ｐを、たとえば図３に示すような装置の
加熱容器９０内に投入し、この加熱容器９０を、バーナ
９１によって外部から加熱して（外熱式）、高分子系廃
棄物Ｐを蒸気化あるいは乾留ガス化した後、これを冷却
器９２によって冷却、凝縮させて、Ｂ重油相当の油分Ｊ
を回収することが行われている。

【０００３】なお図において符号９３は、加熱容器９０
で発生した乾留ガス等を冷却器９２に導くための配管、
９４は油分Ｊを回収、除去した後の排ガスをバーナ９５
の炎と接触させて分解するための燃焼炉、９６，９７は
それぞれ、バーナ９１，９５に燃焼用の空気を供給する
ための送風機を示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記装置で
は、外熱式の加熱容器９０を加熱するバーナ９１、およ
び燃焼炉９４のバーナ９５の運転に石油等の有償燃料を
必要とするため、 燃料費が装置のランニングコストを圧迫する、 貴重な資源の浪費、 とくに石油類を使用する場合、燃焼させた際に発生
する有害物質が大気汚染、環境破壊等の原因になる、 等の問題がある。また高分子系廃棄物Ｐが加熱容器９０
を介して間接加熱されるため、伝熱が悪く熱効率が低い
という問題もある。

【０００５】回収した油分Ｊを燃料として使用すれば有
償燃料は必要なくなるが、消費分だけ油分Ｊの回収率が
低下し、たとえば、回収した油分Ｊの殆どを燃料として
消費しなければならないこともあり得る。また、前記の
ように油分ＪはＢ重油に相当するので、やはり、燃焼さ
せた際に発生する有害物質が大気汚染、環境破壊の原因
になる。

【０００６】また上記装置を用いた場合、蒸発あるいは
乾留反応により生じた油分Ｊが配管９３の中で冷却され
て凝縮し、それによって配管９３がつまって爆発の危険
性が生じたり、冷却器９２での油分Ｊの回収率が低下し
たりするという問題もある。さらに、油分Ｊを回収した
後の固形物残渣の主成分は炭化物であり、活性炭の原料
等としての用途が期待されているが、上記装置を用いた
場合、加熱容器９０内の固形物残渣は、気化しなかった
り配管を通って戻ってきたりした油分Ｊや、あるいは加
熱容器９０内で高分子系廃棄物が溶融し、熱分解して生
じたタール分と混合しており、単離が困難であるため、
上記のような用途への利用が難しいという問題もある。

【０００７】本発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
であって、石油等の有償燃料を必要とせず、安全かつ高
効率で油分を回収でき、しかも油分を回収した後の固形
物残渣の利用も容易な高分子系廃棄物からの副生油回収
設備を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の高分子系廃棄物からの副生油回収設備は、
密閉された缶内に、高分子系廃棄物の燃焼に必要な空気
量より極度に少ない空気を供給し、かつ缶胴を、発生し
た乾留ガスの着火温度以下に冷却しつつ、缶内の高分子
系廃棄物に着火して（内熱式）、油分を含む乾留ガスを
発生させる乾留炉と、発生した乾留ガスを冷却して油分
を分離、回収する冷却器と、油分が分離、除去された後
のガス分を回収するガス回収手段とを備えることを特徴
とする。

【０００９】

【作用】上記構成からなる本発明の高分子系廃棄物から
の副生油回収設備においては、乾留炉内で高分子系廃棄
物に直接着火して（内熱式）、特定条件下で乾留反応さ
せることにより、油分を含む乾留ガスを発生させている
ので、石油等の有償燃料を一切必要とせず、かつ高収率
で油分を回収することができる。しかも上記反応は密閉
された缶内で行われるため、大気汚染等を引き起こすお
それもない。

【００１０】さらに、冷却器で乾留ガスを冷却して得ら
れた油分は、後述する実験例から明らかなように、従来
の外熱式の装置で得られていたＢ重油に比べて高品質、
高付加価値のＡ重油相当品であり、たとえば内燃機関用
燃料や灯油、軽油等の原料として極めて有用に利用する
ことができる。また上記特定条件下での反応により発生
した乾留ガスには、冷却器により回収される油分以外に
多量のガス分が含まれており、それが高温のキャリアー
ガスとして作用して、冷却器に至る配管の途中で油分が
凝集するのを防止するので、配管がつまって爆発の危険
性が生じたり、冷却器での油分の回収率が低下したりす
ることがない。

【００１１】また上記ガス分は燃焼カロリーが高く（２
０００〜６０００Ｋｃａｌ／Ｎｍ³程度、廃タイヤの場
合は５５００Ｋｃａｌ／Ｎｍ³ 程度）、燃料としての利
用が可能であるとともに、燃焼させた際に、石油類のよ
うに大気汚染等を引き起こす有害物質を発生するおそれ
のないクリーンな燃焼ガスであるため、回収油分ととも
に燃料としての有効利用が可能である他、そのまま燃焼
させても大気汚染等を引き起こすおそれがないという利
点もある（特開平４−１８０９９７号公報、特開平４−
２２２６９９号公報等参照）。

【００１２】しかも前記乾留反応後の缶内に残る固形物
残渣は、油分やタール分等を含まない、比較的純度の高
い炭化物であるため、活性炭の原料等として有効に利用
することができる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の副生油回収設備を、その一実
施例を示す図１を参照しつつ説明する。この実施例の副
生油回収設備は、高分子系廃棄物Ｐを缶内に収容し、着
火して特定条件下で乾留反応させることにより、油分Ｊ
を含む乾留ガスを発生させる乾留炉１と、乾留炉１で発
生した乾留ガスを炉外へ回収するガス回収手段としての
二次炉３と、乾留炉１から二次炉３に至る乾留ガスの配
管の途中に設けられ、管内を通過する乾留ガスを冷却し
て油分Ｊを分離、回収する冷却器２とを備えている。

【００１４】乾留炉１は、図２に示すように上部に高分
子系廃棄物の投入口１０ａを有し、底部近傍の側面に、
着火部を兼ねた灰出口１０ｂを有する竪型円筒状でかつ
水冷ジャケット式二重構造の缶胴１０を備えた密閉式の
もので、缶胴１０の底部は円錐状になっており、その側
面と底面に、それぞれ複数のノズル１０ｃが配置されて
いる。各ノズル１０ｃは、缶胴の外側に配置された空気
ヘッダ１３と接続されており、空気ヘッダ１３には、一
次送風機Ｂ１からの配管が接続される接続部１２が設け
られている。また缶胴１０の側面には、乾留により発生
した乾留ガスを冷却器２に送る配管が接続される接続部
１１が設けられている。

【００１５】冷却器２は、乾留炉１で発生し、配管中を
二次炉３へ送られる乾留ガスを冷却水によって冷却し
て、この乾留ガス中に含まれる油分Ｊを分離するもの
で、その下方には、分離、回収された油分Ｊを貯蔵する
ための貯油槽４が配置されている。乾留炉１で発生した
乾留ガスを炉外へ回収するガス回収手段として、本実施
例において用いられる二次炉３は、冷却器２によって油
分Ｊが除去された後のガス分を燃焼させて消費するもの
であり、ガス分を一次送風機Ｂ２からの空気と混合して
燃焼させるバーナ３１と、燃焼後の排気を大気中に放散
させる煙突３２とを備えている。

【００１６】上記副生油回収設備により、廃タイヤ等の
高分子系廃棄物Ｐを処理するには、まず乾留炉１の缶胴
１０に、上部の投入口１０ａから高分子系廃棄物Ｐを投
入する。つぎに一次送風機Ｂ１を運転して、高分子系廃
棄物の燃焼に必要な空気量より極度に少ない量（通常は
２０％未満程度）の空気をノズル１０ｃを通して缶胴１
０内に供給し、かつ缶胴１０のジャケット内に冷却水を
供給して、缶内の温度を、発生する可燃性の乾留ガスの
着火温度未満に制限しながら、灰出口１０ｂから高分子
系廃棄物に着火する（内熱式）。着火を確認した後、缶
胴１０を密閉すると、この缶胴１０の下部に燃焼帯が形
成される。

【００１７】この燃焼帯においては、空気量が前記のよ
うに極度に制限されているため燃焼反応は進行せず、可
燃性物質と少しの遊離炭素分とを含む乾留ガスが発生す
る。可燃性物質は一般式Ｃ_m Ｈ_m （式中ｍは、２以上の
正の数を示す）で表される炭化水素化合物や一酸化炭素
等を主体としており、そのうち分子量が大きく室温で液
化する成分が油分Ｊに相当する。

【００１８】また上記乾留ガスには、可燃性物質のほか
にたとえばＣＯ₂ ，ＣＯ，Ｈ₂ Ｏ，ＣＨ₃ −Ｃ≡ＣＨ，
Ｈ₂ ，Ｈ₂ ＣＯ等の安定分子や、ＣＨＯ，ＣＨ，Ｃ
Ｈ₃ ，ＣＨ₂ ，Ｃ₂ Ｈ，Ｃ₂ ，Ｃ₅ ，Ｈ，Ｏ，ＣＨ，Ｈ
Ｏ₂ 等のラジカル、Ｈ₃ Ｏ⁺ ，ＣＨＯ⁺ ，ＣＨ₃ ⁺ ，Ｎ
Ｏ⁺ ，ＣＯ⁺ ，ＯＨ⁺ ，Ｈ₂ Ｏ⁺ ，Ｃ₂ Ｏ₂ Ｈ⁺ ，Ｃ₃
Ｈ ₃ ⁺ ，Ｈ₅ Ｏ₂ ⁺ ，Ｈ₇ Ｏ₃ ⁺ 等のイオンなど、燃焼
反応の中間生成体である還元性物質が含まれている。

【００１９】これらの物質と、前記可燃性物質のうち分
子量が小さく、室温でも気体のものが、油分Ｊ除去後に
残るガス分に相当する。燃焼帯で加熱された高分子系廃
棄物は、上記乾留ガスを放出しながら体積が徐々に減少
し、それに伴って上に積層された高分子系廃棄物が徐々
に下降して燃焼帯に供給される。このため、缶胴１０内
の高分子系廃棄物が全て燃焼帯に供給されるまで、燃焼
帯における加熱乾留反応と、それに伴う乾留ガスの発生
が持続される。乾留反応は、炉内への高分子系廃棄物の
充填量によっても異なるが８〜１０時間程度続き、その
間、上記ガスが連続して発生する。

【００２０】燃焼帯で乾留により発生した乾留ガスは、
缶胴１０がジャケット内の冷却水によって冷却されて着
火温度未満に冷却されているため、着火することなく炉
内を上昇し、燃焼帯の上の高分子系廃棄物を熱分解し
て、さらに可燃性物質等を発生させながら、ジャケット
の水と高分子系廃棄物とによって徐々に熱を奪われ、着
火温度以下を保持した状態で、接続部１１を通って缶胴
１０外へ回収される。なお缶胴１０は、前記各種化合物
の着火温度を考慮すれば、水によって５００℃未満に冷
却されていることが望ましい。

【００２１】缶胴１０外へ回収された乾留ガスは、配管
を通って冷却器２へ供給される。この際、前述したよう
に油分Ｊ以外のガス分が高温のキャリアーガスとして作
用して、油分Ｊが凝集するのを防止するので、配管がつ
まって爆発の危険性が生じたり、冷却器２での油分Ｊの
回収率が低下したりすることがない。冷却器２に供給さ
れた乾留ガスは冷却水によって冷却されて油分Ｊが凝
集、分離され、冷却器２の下方に配置された貯油槽４内
に回収、貯蔵される。

【００２２】一方、油分Ｊが分離された後のガス分は二
次炉３に送られる。そしてバーナ３１で、一次送風機Ｂ
２からの空気と混合して燃焼され、燃焼後の排気は、煙
突３２から大気中に放散される。上記ガス分は、前記の
ように燃焼させた際に大気汚染の原因となる有害物質を
発生するおそれのない無公害のきれいなガスであるた
め、燃焼によって有害物質を発生するおそれがない。し
たがって本実施例の副生油回収設備は、前記のように乾
留炉１が密閉式であることと相俟って、環境保全の点で
すぐれたものである。

【００２３】なお本発明の高分子系廃棄物からの副生油
回収設備の構成は、以上で説明した図の実施例に限定さ
れるものではない。たとえば図の実施例においては、缶
胴１０の円錐状の底部の側面と底面に、それぞれ複数の
ノズル１０ｃを配置した乾留炉１を用いていたが、熱可
塑性樹脂等の、乾留反応時に溶融滴下しやすい高分子系
廃棄物を主として処理する場合には、その溶融滴下物に
よってノズルが塞がれるのを防止すべく、側面に多数の
散気口を設けたパイプ状の散気管を、炉底との間に間隔
を設け、かつ散気口を缶胴の下方に向けた状態で配置し
た乾留炉を用いるのが好ましい。

【００２４】また缶胴内に消火用水を注入する消火用ノ
ズルを設ければ、乾留炉を緊急停止させることが可能と
なり、安全性が向上する。また図の実施例においては、
ガス回収手段として、乾留ガス中のガス分をただ単に燃
焼させるだけの二次炉３を用いていたが、上記ガス分は
高カロリー（２０００〜６０００Ｋｃａｌ／Ｎｍ³ 程
度）の可燃性ガスであるため、たとえば水蒸気賦活法に
より活性炭を製造する際に必要な熱水を製造する加熱器
や、空気加熱器、吸収式冷凍機等、ガス分燃焼時の燃焼
熱を有効利用する機器を接続した二次炉を用いることも
できる。またロータリーキルン等の、ガス分を燃料とし
て運転される他の装置を、ガス回収手段として用いても
よい。さらにガス分を燃焼させるのでなく、回収して貯
蔵する装置をガス回収手段として用いることも可能であ
る。

【００２５】乾留炉１、冷却器２およびガス回収手段
は、１つの副生油回収設備につき２台以上設置すること
ができる。乾留炉１やガス回収手段は、乾留ガスの配管
に対して並列的に配置されるが、冷却器２の配置は、は
並列的でも直列的でもよい。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々の設計変更を施すことができる。

【００２６】実験例 図１に示す高分子系廃棄物からの副生油回収設備のう
ち、乾留炉１（容積３５ｍ³ ）に４０００kgの廃タイヤ
を投入し、その燃焼に必要な空気量の２０％未満の空気
をノズル１０ｃを通して缶胴１０内に供給しつつ乾留反
応を行い、発生した乾留ガスから冷却器２によって分離
され、貯油槽４に回収された油分Ｊを分析した。結果を
表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】上記表１の結果より、回収された油分Ｊ
は、ＪＩＳ Ｋ２２０５「重油」で規定された１種１号
または１種２号の規定を満足する、Ａ重油相当品である
ことが確認された。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の高分子系廃
棄物からの副生油回収設備によれば、高分子系廃棄物に
直接着火して（内熱式）、特定条件下で油分を含む乾留
ガスを発生させているので、石油等の有償燃料を一切必
要とせず、かつ高収率で油分を回収できる。

【００３０】また上記反応は密閉された缶内で行われる
ため、大気汚染等を引き起こすおそれがない。しかも、
上記反応により発生した乾留ガスを冷却器により冷却し
て回収される油分は、従来の外熱式の装置では回収する
ことができなかった、高品質、高付加価値のＡ重油相当
品であるため、たとえば内燃機関用燃料や灯油、軽油等
の原料として極めて有用に利用することができる。

【００３１】また上記反応により発生した乾留ガスに
は、油分以外に、高温のキャリアーガスとして作用する
多量のガス分が含まれているため、冷却器に至る配管の
途中で油分が凝縮して配管をつまらせて、爆発の危険性
が生じたり、冷却器での油分の回収率が低下したりする
ことが未然に防止される。また上記ガス分は燃焼カロリ
ーが高く、かつクリーンな燃焼ガスであるため、回収油
分とともに燃料としての有効利用が可能である他、その
まま燃焼させても大気汚染等を引き起こすおそれがない
という利点がある。

【００３２】しかも反応後の缶内に残る固形物残渣は、
油分やタール分等を含まない比較的純度の高い炭化物で
あるため、活性炭の原料等として有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高分子系廃棄物からの副生油回収設備
の、一実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の実施例の副生油回収設備に用いられる乾
留炉の概略断面図である。

【図３】従来の油分回収装置の構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ 乾留炉 ２ 冷却器 ３ 二次炉（ガス回収手段） Ｊ 油分 Ｐ 高分子系廃棄物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉された缶内に、高分子系廃棄物の燃焼
   に必要な空気量より極度に少ない空気を供給し、かつ缶
   胴を、発生した乾留ガスの着火温度以下に冷却しつつ、
   缶内の高分子系廃棄物に着火して、油分を含む乾留ガス
   を発生させる乾留炉と、発生した乾留ガスを冷却して油
   分を分離、回収する冷却器と、油分が分離、除去された
   後のガス分を回収するガス回収手段とを備えることを特
   徴とする高分子系廃棄物からの副生油回収設備。