JPH08170081A - 廃棄プラスチック材の油化処理装置および油化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、投入された廃棄プラスチック材に対
する加熱効率の向上を図るとともに、分解サイクル時間
の短縮化を得て生産性の向上を図り、残渣の排出が容易
で、かつ安全性向上を得る廃棄プラスチック材の油化処
理装置および油化処理方法を提供する。 【構成】加熱バーナ２１を有する加熱炉２と、この加熱
炉に内設されるとともに上部に開閉自在な投入口２３を
有し上記加熱バーナにより加熱される熱分解槽１と、廃
棄プラスチック材を収容するとともに上記投入口を介し
て上記熱分解槽に着脱自在に挿入される内釜３０と、上
記熱分解槽の内壁面に突設され上記内釜を保持するとと
もに上記熱分解槽から上記内釜への熱の伝導路となるフ
ィン２８とを具備した。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃棄プラスチック材を
油化処理する油化処理装置および油化処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、地球規模の環境改善と、省資源の
見地から、その一例として、廃棄されたＯＡ製品や家電
製品等の廃棄プラスチック製品を再使用する、いわゆる
リサイクル運動が促進されている。

【０００３】そのためには、プラスチック材を油化する
油化処理装置の開発が重要視されている。これまでに種
々の油化処理手段が採用されており、なかでも実用段階
に至った技術も見られるようになった。

【０００４】たとえば、加熱源を備えた熱分解炉を用意
し、この熱分解炉に廃棄プラスチック材を投入して熱分
解をなし、この熱分解ガスを取出して冷却することによ
り燃料油を得ている。

【０００５】しかるに、この種の装置では熱分解炉の底
部に残渣が残り、この残渣が熱分解中に、熱分解炉を介
して投入された廃棄プラスチック材への熱伝導を妨げ
る。残渣の排出作業では、作業者が炉内に体を入れて行
う必要があり、作業手間がかかって非常に面倒である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、たとえば実公
昭６２−２６４３５号に開示されるような、熱分解装置
が提供されるに至った。これは、上部開口部に密閉蓋を
有し、かつ外周縁に複数のフィンを設けた円筒状の金属
製分解炉を備えている。この分解炉の下部は、別途用意
された、加熱炉内に挿入固定される。

【０００７】上記分解炉の中には、上部が開口し、内部
に伝熱板を備えた円筒状の金属製分解炉が着脱自在に設
けられてなる。すなわち、先に説明したような熱分解炉
に直接廃棄プラスチック材を投入するのではなく、この
装置では分解炉に対して着脱自在な分解槽内に廃棄プラ
スチック材を投入し、この分解槽とともに熱分解炉を加
熱炉に入れて加熱する。

【０００８】廃棄プラスチック材は溶融して熱分解をな
し、残渣は分解槽内に残る。分解終了後は、分解槽を取
り出して残渣の排出処理をなせばよく、その処理作業が
容易化する。

【０００９】ところで、上記分解炉の外周壁には複数の
フィンが一体に設けられていて、加熱炉の熱を吸収する
ようになっているが、分解槽内の廃棄プラスチック材に
対する加熱効率は不十分であって、分解性能が低い点は
解消されていない。

【００１０】すなわち、分解炉の分解槽に対する支持構
造が何ら開示されておらず、分解槽の安定性がない。分
解槽は容易に傾斜して、分解炉の側部に当接する部位が
ある反面、大なる間隙を存する部位もあり、加熱効率低
下の要因となる。また、分解終了後に分解槽を取り出す
には、自然冷却のため冷却時間が長く、また槽内に分解
ガスが残留するので危険である。

【００１１】本発明は、上記事情を参照してなされたも
のであり、その目的とするところは、投入された廃棄プ
ラスチック材に対する加熱効率の向上を図るとともに、
分解サイクル時間の短縮化を得て生産性の向上を図り、
残渣の排出が容易で、かつ安全性向上を得る廃棄プラス
チック材の油化処理装置および油化処理方法を提供しよ
うとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の廃棄プラスチック材の油化処理装置
は、請求項１において、加熱源を有する加熱炉と、この
加熱炉に内設されるとともに上部に開閉自在な投入口を
有し上記加熱源により加熱される熱分解槽と、廃棄プラ
スチック材を収容するとともに上記投入口を介して上記
熱分解槽に着脱自在に挿入される内釜と、上記熱分解槽
の内壁面に突設され上記内釜を保持するとともに上記熱
分解槽から上記内釜への熱の直接伝導路となるフィンと
を具備したことを特徴とする。

【００１３】請求項２において、請求項１の油化処理装
置は、熱分解槽の側部と底部の内周壁に突設され、上記
フィンに保持されている内釜の外壁面と上記熱分解槽の
内壁面との間には、少なくともフィンの突出幅の間隙が
存在することを特徴とする。

【００１４】請求項３において、請求項１の油化処理装
置は、内釜の外壁面と熱分解槽の内壁面との間に、上記
熱分解槽から上記内釜への熱を伝達する加熱媒体を供給
する加熱媒体供給手段を備えたことを特徴とする。

【００１５】請求項４において、請求項３記載の加熱媒
体は、廃棄プラスチック材から熱分解した熱分解ガスよ
りも沸点が高い高沸点物質であることを特徴とする。請
求項５において、請求項１の油化処理装置は、油化終了
後に、熱分解槽内に不活性ガスを供給して上記熱分解槽
内を冷却するとともに上記熱分解槽内に残留している分
解ガスを強制排気する不活性ガス供給手段を具備したこ
とを特徴とする。

【００１６】請求項６において、請求項１の油化処理装
置は、内釜内にて廃棄プラスチック材が熱分解して生成
された熱分解ガスと熱分解槽にて気化した加熱媒体ガス
とを冷却し沸点の違いにより加熱媒体ガスのみを液化分
離する一次冷却器と、上記一次冷却器で上記加熱媒体ガ
スから分離された熱分解ガスを冷却して液化する二次冷
却器と、この二次冷却器にて液化された液体から水分を
除去する油水分離器とを具備したことを特徴とする。

【００１７】上記目的を達成するために、第２の発明の
廃棄プラスチック材の油化処理方法は、請求項７におい
て、廃棄プラスチック材が収納された内釜を熱分解槽内
に挿入するとともに上記熱分解槽の内壁面に突設された
フィン上に着座させる内釜設置工程と、内釜設置工程後
に上記熱分解槽と上記内釜との間に上記熱分解槽から上
記内釜への熱を伝達する加熱媒体を供給する加熱媒体供
給工程と、上記熱分解槽を加熱して上記フィン及び上記
加熱媒体を介して熱を上記内釜に供給し上記廃棄プラス
チック材を熱分解させて油化させる油化工程と、上記油
化工程後に上記熱分解槽内に不活性ガスを注入する不活
性ガス注入工程とを具備したことを特徴とする。

【００１８】

【作用】第１の発明において、加熱源を備えた加熱炉
に、その内周壁にフィンが突設される熱分解槽を取付
け、この熱分解槽の上部投入口から、廃棄プラスチック
材を収容する内釜を着脱自在に挿入し、加熱炉で加熱す
る。

【００１９】第２の発明において、廃棄プラスチック材
を投入した内釜を、熱分解槽内のフィン上に配置し、熱
分解槽と内釜との間に回収した高沸点物質を還流し、熱
分解槽を加熱して内釜内の廃棄プラスチック材を油化処
理し、油化処理終了後に不活性ガスを注入する。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図３は、廃棄プラスチック材の油化処理シス
テム全体を概略的に示すものである。

【００２１】図中１は、その下部が加熱炉２に挿入固定
される後述する熱分解槽である。上記熱分解槽１には、
分解ガス吐出管３を介して一次冷却器４が接続される。
この一次冷却器４の下部には配管５を介して、例えば沸
点が２５０℃以上の常温において液状又はワックス状を
呈する重質油相当の油などの高沸点物質を貯蔵する高沸
点物質タンク６と、高沸点物質供給ポンプ７が順次連通
され、さらに第１のバルブ８を介して上記熱分解槽１に
連通される。しかして、上記一次冷却器４は、後述する
ように、廃棄プラスチック材Ｐの分解ガス成分と、前記
高沸点物質タンク６とを分離するものであり、例えば２
００℃程度に冷却するのである。

【００２２】また、上記一次冷却器４には配管９を介し
て二次冷却器１０が接続される。この二次冷却器１０に
は、例えば、膜分離法、遠心分離法、比重分離法等によ
り、前記廃棄プラスチック材Ｐの分解ガス成分と蒸気と
を分離する油水分離器１１が連通され、ここから二股に
分岐される。その一方には低沸点物質タンク１２が接続
され、他方には排水タンク１３が接続される。

【００２３】さらに上記熱分解槽１には、不活性ガスを
貯溜する不活性ガスタンク１４が、第２のバルブ１５を
介して接続される。次に、上記熱分解槽１および上記加
熱炉２を、図１及び図２に基づいて詳述する。

【００２４】基台２０上に上記加熱炉２が配置される。
この加熱炉２は密閉断熱構造となっており、左右点対称
位置に加熱源としてのバーナー２１、２１が取付けられ
ていて、加熱炉２内を加熱高温化するようになってい
る。

【００２５】上記加熱炉２の上面側には大開口部２２ａ
が設けられ、下面側には小開口部２２ｂが設けられる。
これら開口部２２ａ、２２ｂには上記熱分解槽１が挿入
されている。

【００２６】なお説明すれば、大開口部２２ａには熱分
解槽１の下部円筒部１ａが介挿され、小開口部２２ｂに
は熱分解槽１の底部円筒部１ｂが貫通している。いずれ
の開口部２２ａ、２２ｂにおいても、ここを貫通する部
分からガス漏れのないよう、厳重な機密保持構造となっ
ている。

【００２７】上記熱分解槽１の加熱炉２に挿入される部
分は、下部円筒部１ａと、底部円筒部１ｂおよびこれら
下部円筒部１ａと底部円筒部１ｂとの間に介設されるテ
ーパ部１ｃとからなる。

【００２８】熱分解槽１の最上部には投入口２３が開口
されていて、ここには蓋体２４が開閉自在に枢着され
る。この投入口２３の下部は、拡径されたテーパ部１ｄ
を介して上部円筒部１ｅが連設される。

【００２９】この上部円筒部１ｅの下部は縮径されたテ
ーパ部１ｆであり、上記下部円筒部１ａに連設される。
上記テーパ部１ｆには据付け用フランジ２５が一体に設
けられていて、上記加熱炉２上面に載置固定される。

【００３０】すなわち、上記熱分解槽１には据付け用フ
ランジ２５が一体に設けられ、熱分解槽１は据付け用フ
ランジ２５を介して上記加熱炉２上面に載置固定される
ことになる。

【００３１】上記投入口２３下部の拡径されたテーパ部
１ｄには、先に図３で説明した分解ガス吐出管３が接続
されている。この分解ガス吐出管３には上記一次冷却器
４などが接続される。

【００３２】上記熱分解槽１の上部円筒部１ｅには、先
に図３で説明した上記一次冷却器４、上記高沸点物質タ
ンク６、高沸点物質供給ポンプ７および第１のバルブ８
を介して連通される配管５が接続される。

【００３３】上部円筒部１ｅの他の部位には、不活性ガ
スタンク１４および第２のバルブ１５が直列に連通され
る不活性ガス供給管２６が接続される。一方、底部円筒
部２２ｂ内には支持杆２７が挿入され、この底部円筒部
２２ｂを完全密封する。

【００３４】熱分解槽１の加熱炉２挿入部分である下部
円筒部１ａとテーパ部１ｃとに亘る内周壁には、フィン
２８が突設される。特に図２に示すように、上記フィン
２８は、熱分解槽１の中心軸を対象として９０゜直交す
る方向に設けられている。特に図１に示すように、フィ
ン２８の上端は下部円筒部１ａの上端とほぼ一致する。
ここから所定幅をもって下部円筒部１ａの下端とほぼ一
致する位置まで突設される。テーパ部１ｃでは、支持杆
２７との間に直角三角形状をなすよう突出形成される。

【００３５】結局、フィン２８は支持杆２７を中心にし
て熱分解槽１下部内に縦横十文字をなすよう突出し、そ
の突出端縁は縦横ともにＵ字状に形成されることにな
る。そして、フィン２８の板厚は、熱分解槽１の板厚と
ほぼ同程度をなし、ある程度の剛性を備えることが必要
である。

【００３６】このようにして形成されるフィン２８と、
上記支持杆２７とに支持される状態で、熱分解槽１内に
内釜３０が配置される。この内釜３０は、単純に上部に
開口部を有する有底筒状のものであればよく、例えば廃
棄されたドラム缶を用いるとよい。資源の有効活用に繋
がる上に、処理コストの低減になり得る。

【００３７】上記内釜３０は、上記投入口２３に設けら
れる蓋体２４を開放して熱分解槽１内に挿入され、かつ
フィン２８上に支持される。このことにより、熱分解槽
１の外壁面と内釜３０の外壁面とは少なくともフィン２
８の幅寸法と同一の間隙が形成される。

【００３８】このようにして構成される熱分解槽１であ
り、実際に廃棄プラスチック材を油化処理するには以下
に述べるような作用がなされる。はじめ、蓋体２４を開
放して熱分解槽１内から内釜３０を取り出す。そして、
この内釜３０に油化処理すべき廃棄プラスチック材Ｐを
投入する。投入深さは、内釜３０全体のほぼ１／２から
１／３程度が望ましい。

【００３９】次に、この内釜３０を蓋体２４を開放した
投入口２３から熱分解槽１内に挿入する。内釜３０は必
然的にフィン２８と支持杆２７上端上に支持される。蓋
体２４を閉成し、かつ第１のバルブ８を開放するととも
に高沸点物質供給ポンプ７を駆動して、既に回収した高
沸点物質を高沸点物質タンク６から熱分解槽１内に供給
する。

【００４０】この高沸点物質は、図中実線矢印に示すよ
うに、熱分解槽１と内釜３０との間に供給される。高沸
点物質の液面を下部円筒部１ａ上端とほぼ一致する位置
まで供給するので、上記フィン２８は高沸点物質に浸漬
される。

【００４１】そして、加熱炉２に備えられる加熱バーナ
ー２１、２１に点火する。加熱炉２内は高温の雰囲気に
なり、ここに挿入される熱分解槽１部分が加熱される。
この熱は、熱分解槽１からフィン２８および高沸点物質
に伝達される。

【００４２】さらに、フィン２８から直接内釜３０へ、
あるいは高沸点物質を介して間接的に内釜３０へ熱伝達
される。このようにして、バーナー２１の熱は途中で損
失することがほとんど無く、効率よく熱伝達して内釜３
０を高温化する。内釜３０内は３００℃〜５００℃に温
度上昇し、この熱で収容される廃棄プラスチック材は溶
融し、分解ガス化が始まる。

【００４３】同時に、熱分解槽１内と内釜３０との間に
供給される高沸点物質も加熱されて分解しガス化する。
この状態を放置すると、徐々に高沸点物質液面が低下し
てフィン２８上端の露出が大になるので、適宜第１のバ
ルブ８を開放して蒸発分を補充する。

【００４４】廃棄プラスチック材Ｐおよび高沸点物質か
ら生成される分解ガスは、一端熱分解槽１内に充満し、
それから図中破線矢印で示すように吐出管３へ吐出され
る。そして、一次冷却器４に導かれて約２５０℃に冷却
される。

【００４５】ここで重質油のごとき高沸点物質と、軽質
油のごとき低沸点物質とに分離され、高沸点物質に配管
５を介して高沸点物質タンク６に回収される。高沸点物
質は、このタンク６から先に説明したように、熱分解槽
１内へ加熱媒体として供給され、かつ蒸発した分を補充
するのに用いられる。

【００４６】また、一次冷却器４で分離された低沸点物
質は、配管９を介して二次冷却器１０に導かれ、ここで
約２０℃までに冷却され液化する。この液化低沸点物質
は、油水分離器１１に導かれて油成分と水分とに分離さ
れる。

【００４７】油成分は配管を介して低沸点物質タンク１
２に導かれて貯溜される。水分は配管を介して排水タン
ク１３に回収される。ガス分は、図示しない排ガス処理
装置に導かれて無害化処理された上、大気中へ排出され
る。

【００４８】所定時間の経過にともなって、内釜３０に
投入された廃棄プラスチック材Ｐは分解を終了する。そ
して、分解とともに内釜３０内に残渣が残る。つぎに、
第２のバルブ１５を開放して図中一点鎖線矢印に示すよ
うに、不活性ガスタンク１４から不活性ガスを熱分解槽
１内へ供給し、槽内を早急に冷却化する。

【００４９】完全な冷却を確認したら、蓋体２４を開放
して内釜３０を取出す。ここに残る残渣は、作業のし易
い位置に内釜３０を移動した上で、取出し処理する。そ
して、完全に残渣を除去した内釜３０に別の廃棄プラス
チック材Ｐを投入して、先に説明した作用を繰り返し、
この油化処理をなす。

【００５０】結局、この実施例によれば、熱分解槽１内
部には残渣が残ることがなく、全て熱分解槽１から取出
し可能な内釜３０内に残るので、この処理が容易化す
る。また、熱分解槽１と内釜３０との間にフィン２８を
介在させるとともに、このフィン２８を高沸点物質で浸
漬し、これを加熱媒体として用いるようにしたので、内
釜とここに投入される廃棄プラスチック材に対する加熱
効率の向上を図れる。また、フィン２８で内釜３０を支
持するようにしたので、内釜３０の安定性を確実に保持
する。すなわち、熱分解槽１と内釜３０との間に供給さ
れる高沸点物質が加熱され、分解ガスが泡状となって上
昇しても、内釜３０の姿勢が安定する。また、不活性ガ
スを熱分解槽１内に供給するようにしたので、槽内に残
留するガスの排出効率が向上する。そして、この不活性
ガスで熱分解槽１を短時間で冷却でき、冷却時間が大幅
に短縮して、生産性の向上に繋げられる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下のような格別の効果を奏する。すなわち、熱分解槽
内に残渣が残らず、全て熱分解槽から取出し可能な内釜
内に残るので、残渣処理が容易化する。熱分解槽と内
釜との間に介在するフィンを、加熱媒体として用いる回
収高沸点物質で浸漬したので、内釜と廃棄プラスチック
材に対する加熱効率の向上化を図れる。フィンで内釜
を支持するようにしたので、内釜の安定性を確実に保持
することになり、熱分解槽と内釜との間の高沸点物質か
ら影響を受けることもない。不活性ガスを熱分解槽内
に供給するようにしたので、槽内に残留するガスの排出
効率が向上するとともに、熱分解槽における冷却時間を
大幅に短縮して、生産性の向上に繋げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、廃棄プラスチック材
の油化処理装置の概略の縦断面図。

【図２】同実施例を示す、廃棄プラスチック材の油化処
理装置の平面図。

【図３】同実施例を示す、廃棄プラスチック材の油化処
理システム全体の説明図。

【符号の説明】

２１ … 加熱源（加熱バーナー） ２ … 加熱炉 １ … 熱分解槽 ２８ … フィン ２３ … 投入口 ３０ … 内釜 ６ … 高沸点物質タンク ７ … 高沸点物
質供給ポンプ ４ … 一次冷却器 １０ … 二次冷却
器 １１ … 油水分離器

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｂ 17/00 ＺＡＢ 9350−4Ｆ // Ｂ２９Ｋ 105:26 (72)発明者 立田 真一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 五島 幹彦 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 橋本 政弘 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 野口 英一郎 東京都港区西新橋三丁目７番１号 東芝プ ラント建設株式会社内 (72)発明者 加納 二朗 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱源を有する加熱炉と、この加熱炉に
   内設されるとともに上部に開閉自在な投入口を有し上記
   加熱源により加熱される熱分解槽と、廃棄プラスチック
   材を収容するとともに上記投入口を介して上記熱分解槽
   に着脱自在に挿入される内釜と、上記熱分解槽の内壁面
   に突設され上記内釜を保持するとともに上記熱分解槽か
   ら上記内釜への熱の伝導路となるフィンとを具備したこ
   とを特徴とする廃棄プラスチック材の油化処理装置。
2. 【請求項２】 フィンは、熱分解槽の側部と底部の内周
   壁に突設され、上記フィンに保持されている内釜の外壁
   面と上記熱分解槽の内壁面との間には、少なくともフィ
   ンの突出幅の間隙が存在することを特徴とする請求項１
   記載の廃棄プラスチック材の油化処理装置。
3. 【請求項３】 内釜の外壁面と熱分解槽の内壁面との間
   に、上記熱分解槽から上記内釜への熱を伝達する加熱媒
   体を供給する加熱媒体供給手段を備えたことを特徴とす
   る請求項１記載の廃棄プラスチック材の油化処理装置。
4. 【請求項４】 加熱媒体は、廃棄プラスチック材から熱
   分解した熱分解ガスよりも沸点が高い高沸点物質である
   ことを特徴とする請求項３記載の廃棄プラスチック材の
   油化処理装置。
5. 【請求項５】 油化終了後に、熱分解槽内に不活性ガス
   を供給して上記熱分解槽内を冷却するとともに上記熱分
   解槽内に残留している分解ガスを強制排気する不活性ガ
   ス供給手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の廃
   棄プラスチック材の油化処理装置。
6. 【請求項６】 内釜内にて廃棄プラスチック材が熱分解
   して生成された熱分解ガスと熱分解槽にて気化した加熱
   媒体ガスとを冷却し沸点の違いにより上記加熱媒体ガス
   のみを液化分離する一次冷却器と、上記一次冷却器で上
   記加熱媒体ガスから分離された熱分解ガスを冷却して液
   化する二次冷却器と、この二次冷却器にて液化された液
   体から水分を除去する油水分離器とを具備したことを特
   徴とする請求項１記載の廃棄プラスチック材の油化処理
   装置。
7. 【請求項７】 廃棄プラスチック材が収納された内釜を
   熱分解槽内に挿入するとともに上記熱分解槽の内壁面に
   突設されたフィン上に着座させる内釜設置工程と、内釜
   設置工程後に上記熱分解槽と上記内釜との間に上記熱分
   解槽から上記内釜への熱を伝達する加熱媒体を供給する
   加熱媒体供給工程と、上記熱分解槽を加熱して上記フィ
   ン及び上記加熱媒体を介して熱を上記内釜に供給し上記
   廃棄プラスチック材を熱分解させて油化させる油化工程
   と、上記油化工程後に上記熱分解槽内に不活性ガスを注
   入する不活性ガス注入工程とを特徴とする廃棄プラスチ
   ック材の油化処理装置。