JPH0971684A - 廃プラスチックからの油回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱硬化性樹脂や固体状の異物が混入してもト
ラブル要因とならない方法を提供して、前処理分別工程
の負荷を大巾に軽減する油回収方法 【解決手段】 塩化ビニルその他の塩素を含む廃プラス
チックを熱分解により油回収する場合は、熱分解工程の
前に、廃プラスチックを押し出し流れさせながら該廃プ
ラスチックを高温の砂及び／又は添加剤と混合し、温度
２５０〜３５０℃に加熱することにより、実質的に塩素
が除去された廃プラスチックと砂の混合物から成る処理
物を製造する工程を設けた点を第一の特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃プラスチックを
熱分解により油回収する方法に係り、特に都市ごみで分
別収集された廃プラスチック、又は産業廃棄物として回
収された廃プラスチックを油に変換して燃料として再利
用する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記の廃プラスチックから油を得るに
は、従来４００℃前後の温度で炭素骨格を切断して低分
子化・液状化させている。この方法では、約５００〜
１，０００ｋｃａｌ／ｋｇ（プラスチック）のエネルギ
ーを必要としており、このエネルギーをプラスチックに
与える方法として、溶融したプラスチックをポンプで循
環させ、その途中に設けた加熱炉でエネルギーを与える
方法がある。

【０００３】又この方法では、熱硬化性樹脂や固型の異
物により、ポンプ循環ラインのトラブルを回避するため
に、それらを前処理工程で完全に取り除く必要があり、
そのコストは大きく、経済性に問題が生じていた。

【０００４】更に、熱のみで分解して得られた油は、不
安定であり、加熱炉の管内壁面でコーキングするトラブ
ルを発生させる。

【０００５】また、熱可塑性樹脂でも熱重縮合で炭素質
の残渣を一部生成するが、これらはポンプ循環ライン中
に浮遊しており、ロ過や遠心分離法などで固液分離して
分離回収するが、一部の油の混入は避けられず、油の損
失となっている。また、回収された炭素質の残渣は貴重
なエネルギー源であるが、有効に利用されていない。

【０００６】更に、これらの液状油は常温では固化する
ので、ポンプ循環ラインはスチームジャケット等の保温
が必要で、スタートアップ及びシャットダウン時には重
油等でプロセスラインを置換する必要があり、運転維持
費の増大につながっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる課題
に鑑み、熱硬化性樹脂や固体状の異物が混入してもトラ
ブル要因とならない方法を提供して、前処理分別工程の
負荷を大巾に軽減する油回収方法を提供するものであ
る。また、本発明の他の目的は、廃プラスチックのエネ
ルギーを与える過程でコーキングトラブルを抑制し、ま
た固体質熱分解残渣は分離することなく熱源として有効
利用する方法を提供する。また、本発明の他の目的は、
前記廃プラスチックを熱分解により油回収する方法にお
けるスタートアップ及びシャットダウンが容易な方法を
提供する。更には、本発明の他の目的は、低沸点で高品
質の油を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、前記課題を解決するための手段として、下記
方法を見出した。即ち、塩化ビニルその他の塩素を含む
廃プラスチックを熱分解により油回収する場合は、熱分
解工程の前に、廃プラスチックを押し出し流れさせなが
ら該廃プラスチックを高温の砂及び／又は添加剤と混合
し、温度２５０〜３５０℃に加熱することにより、実質
的に塩素が除去された廃プラスチックと砂の混合物から
成る処理物を製造する工程を設けた点を第一の特徴とす
る。

【０００９】又前記前処理終了後の塩素が除去された廃
プラスチック若しくはそれ自体の組成により実質的に塩
素が除去された廃プラスチックを熱分解を行なう熱分解
工程として、高温の砂と混合、直接加熱して温度略３５
０〜５００℃、好ましくは略４００〜４８０℃に昇温・
保持することにより、廃プラスチックの加熱分解を行な
う熱分解工程であることを第二の特徴とする。

【００１０】更に熱分解後の固体状の熱分解残渣等の有
効利用を図るために、熱分解後の固体状の熱分解残渣等
の熱分解派生物を空気で流動する砂を媒体とする流動
床、又は高速循環流動床で燃焼し、高温の砂を製造し、
該高温砂の一部を前記廃プラスチックの熱分解工程若し
くはその前工程の塩素除去工程に戻入させ、再循環使用
することを第三の特徴とする。

【００１１】更に低沸点で高品質の油を得る為に、廃プ
ラスチックの熱分解工程により得た熱分解生成物を第１
の気液分離手段により液体の高沸点油と気体の低沸点油
と低分子ガスに分離し、高沸点油を前記熱分解工程に還
流する工程と第２の気液分離手段により液体の低沸点油
と気体の低分子ガスに分離する工程とを直列に接続した
ことを第四の特徴とする。

【００１２】そして更に廃プラスチックを熱分解により
油回収する総合的なシステムとして、廃プラスチックを
高温の砂と混合し、温度２５０〜３５０℃に加熱するこ
とにより、実質的に塩素が除去された廃プラスチックと
砂の混合物から成る処理物を製造する第１工程、前記第
１工程の処理物に、高温の砂及び／又は添加剤等を添加
し、温度略３５０〜５００℃、好ましくは略４００〜４
８０℃に加熱することにより、ガス状の高沸点油、低沸
点油及び低分子ガスから成る熱分解生成物と固体状の熱
分解残渣・砂混合物を製造する第２工程、前記第２工程
熱分解生成物を第１の気液分離手段により液体の高沸点
油と気体の低沸点油と低分子ガスに分離し、高沸点油を
第２工程に還流する還流工程、第２の気液分離手段によ
り液体の低沸点油と気体の低分子ガスに分離する分離工
程、第２工程の固体状の熱分解残渣・砂混合物、第２気
液分離手段の低分子ガスを空気で流動する砂を媒体とす
る流動床で燃焼し、高温の砂を製造し、その一部を前記
第１若しくは第２工程に再循環使用することを特徴とす
る廃プラスチックからの油回収方法を提案する。

【００１３】この場合第２工程に使用する添加剤は、ワ
ックス分解促進用の触媒で、合成ゼオライト又は天然ゼ
オライトで、好ましくは天然のモルデナイトであるのが
よい。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の態様を詳細に
説明する。本発明でいう廃プラスチックとは、都市ごみ
から分別されたプラスチックを多く含むごみで、熱可塑
性樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン
など）を主成分とし、一部ポリ塩化ビニル、ＰＥＴ類、
熱硬化性樹脂や紙、ちゅう芥類の夾雑物が混入していて
も良い。また、産業廃棄物の中でも、プラスチックダイ
キャスト製品の残渣プラスチック等のプラスチックを多
く含むものも含まれる。

【００１５】さてポリ塩化ビニルのように廃プラスチッ
ク中に塩素が含まれている場合これを熱分解して油を生
成した場合、油の品質を悪くし、触媒の劣化や材料の腐
食の原因となるので、前もって分離除去する必要があ
る。この廃プラスチック中の塩素は殆どポリ塩化ビニル
やポリ塩化ビニリデンに由来しており、これらの塩素は
温度２５０〜３５０℃に加熱することにより選択的に分
離除去されることが一般的に知られている。

【００１６】本発明者らは、温度２５０〜３５０℃に加
熱する方法として、高温の砂で直接加熱する方法が好ま
しいことを見出した。伝熱面積は砂の表面積であり、容
易に廃プラスチックを加熱することができるのである。
そしてこのような脱塩素工程（第一工程）を実現する装
置としては、廃プラスチックを押し出し流れとする構造
のものが脱塩素率向上の点から好ましく、具体的にはロ
ータリーキルンが好ましいことも見出した。

【００１７】かかる方法により、分離したＨＣｌ主成分
のガスは水又はアルカリ吸収液で回収する。一方、熱分
解工程（第２工程）では、比表面積の大きな高温の砂に
より直接廃プラスチックを加熱して４００〜４８０℃に
昇温・保持することにより、従来の間接熱交換器のよう
に伝熱面でのコーキングによるトラブルを回避できるこ
とが見出された。

【００１８】本発明の場合、砂の表面に炭素質が付着し
たとしても、砂は絶えず流動しており、而も炭素質が付
着した砂は前記第３工程（砂再生工程）で燃焼すること
により容易に再生できるのでトラブルは未然に防止する
ことができることも見出された。

【００１９】本発明の熱分解工程（第２工程）を実現す
るための装置としては、砂、添加剤、廃プラスチックを
均一に混合できる流動床又は攪拌槽が適している。本発
明の熱分解工程（第２工程）は、具体的には添加剤と５
００〜９５０℃の高温の循環砂を処理物（廃プラスチッ
ク）とともに混合し、温度３５０〜５００℃に、好まし
くは４００〜４８０℃に保持するものである。

【００２０】そして添加剤１０は、廃プラスチックの熱
分解で生成するワックスを更に分解促進させる触媒で、
従来石油化学分野で良く用いられていて合成ゼオライト
又は天然ゼオライトであり、好ましくは天然のモルデナ
イトである。かかる添加剤により、熱分解と同時に起る
重縮合反応によるコーキングを同時に抑制できることも
本発明者により見出された。

【００２１】次に、第２工程において発生した熱分解生
成物の内低分子ガス、ガス状の低沸点油（沸点２５０℃
以下）、高沸点油（沸点２５０℃以上）は第２工程のガ
ス出口ラインから取り出され第１の気液分離手段により
約２００〜２５０℃に冷却し高沸点油のみを液化させ、
還流ラインより第２工程に戻入循環させるのがよい。
尚、この２５０℃という境界温度は必要に応じて２００
〜４００℃の範囲に自由に設定することができる。

【００２２】かかる方法により、高沸点油は更に第２工
程で添加剤のもとで加熱されるので、高沸点油は更に分
解されて低沸点油になり、低沸点油の収率が増大し、油
の品質・貯蔵安定性が向上することが見出された。

【００２３】したがって、本発明においては液体の高沸
点油と気体の低沸点油と低分子ガスに分離する第１の気
液分離手段と液体の低沸点油と気体の低分子ガスに分離
する第２の気液分離手段は直列に接続されている為に第
２の気液分離手段からは低分子ガスと低沸点油のみが得
られ、該第２気液分離手段で約３０℃に冷却して低沸点
油と低分子ガスを得る。

【００２４】次に、第２工程で生成した固体状の熱分解
残渣（炭素質）、固型異物、液化しなかった熱硬化性樹
脂はスクリューフィーダー等で取り出し、第３工程３に
導入し、該第３の工程では、空気を導入し砂を媒体とす
る流動床を形成せしめ、前記有機物や砂等に付着した有
機物を完全燃焼させ、温度を５００〜９５０℃に保持
し、砂の一部はライン２０より第１、第２工程に再循環
使用する。

【００２５】第３工程を実現するための装置としては、
気泡流動床又は高速循環流動床が最も適していることも
見出された。従って本発明では、第１、２、３工程全て
砂を流動媒体としているので、廃プラスチック中の固型
分は１００〜２００ｍｍ以下に破砕してあれば、ライン
閉塞等のトラブルはないことも見出された。この結果、
前処理は破砕のみで良く、分別は不要とすることができ
ることも見出された。

【００２６】

【実施例】以下図１〜図２を参照して本発明の実施例に
つき詳細に説明する。但し、この実施例に記載されてい
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特
に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれ
に限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【００２７】１は脱塩素を行なうロータリーキルン（脱
塩素工程）で、廃プラスチック供給ライン６より供給さ
れた廃プラスチックＰと４００〜９５０℃に高温加熱し
た循環砂Ｓを押し出し混合させながら、前記廃プラスチ
ックＰを温度２５０〜３５０℃に加熱する。この結果、
廃プラスチックＰ中の塩素は約９５％以上を分離してキ
ルン１上部に設けたＨＣｌリッチガス抜出しライン８よ
りＨＣｌ主成分のガスが取り出され、不図示の吸収槽に
より水又はアルカリ吸収液で回収するとともに、循環砂
Ｓと脱塩素されたプラスチックＰとの混合物（第１工程
処理物）はスクリューコンベア等からなる抜出しライン
９を介して熱分解工程２に供給される。

【００２８】かかる工程１によれば、高温の砂で直接加
熱する為伝熱面積は砂の表面積と大きく、容易に廃プラ
スチックＰを加熱することができる。

【００２９】熱分解工程２は砂、添加剤、廃プラスチッ
クＰを均一に混合できる攪拌槽からなり、添加剤供給ラ
イン１０より供給された添加剤Ｔと、循環砂供給ライン
１１より供給された５００〜９５０℃の高温の循環砂Ｓ
を、抜出しライン９より供給された第１工程処理物とと
もに混合し、温度３５０〜５００℃に、好ましくは４０
０〜４８０℃に保持しながら加熱分解を行なう。

【００３０】尚前記添加剤Ｔには、合成ゼオライト又は
天然ゼオライト、好ましくは天然のモルデナイトを用い
る。かかる熱分解工程２では、流動状態にある比表面積
の大きな高温の砂により直接廃プラスチックＰを加熱し
て容易に４００〜４８０℃に昇温・保持出来る。又、流
動床又は攪拌槽のために、砂の表面に炭素質が付着した
としても、砂は絶えず流動しており、熱分解残渣混合物
抜出しライン１７より取り出して第３工程３で燃焼する
ことにより容易に再生できるのでコーキングトラブルは
未然に防止できる。

【００３１】次に、前記熱分解工程２には熱分解生成物
抜出しライン１２を介して第１の気液分離手段４、第１
気液分離手段未凝縮ガス抜出しライン１３を介して第２
の気液分離手段５が直列接続されている。この結果、前
記熱分解工程２で発生した熱分解生成物の内、低分子ガ
ス、ガス状の低沸点油（沸点２５０℃以下）、高沸点油
（沸点２５０℃以上）はライン１２から取り出されコン
デンサ等の第１気液分離手段４により約２００〜２５０
℃に冷却することにより高沸点油のみを液化させ、高沸
点留分凝縮液還流ライン１４又はライン１２より熱分解
工程２に戻入循環させる。高沸点油をラインにて還流す
ることにより、ライン１２内でのスケール付着が防止で
きることも見出された。

【００３２】かかる方法により、還流した高沸点油は更
に熱分解工程２で加熱されるので、高沸点油は更に分解
されて低沸点油になり、低沸点油の収率が増大し、油の
品質・貯蔵安定性が向上する。

【００３３】したがって、前記ライン１３からは低分子
ガスと低沸点油が得られ、コンデンサ等の第２気液分離
手段５で約３０℃に冷却して低沸点留分凝縮液抜出しラ
イン１５より低沸点油Ｏを得、更に未凝縮の低分子ガス
は、低分子ガス抜出しライン１６より残渣焼却工程３に
送出される。

【００３４】次に、熱分解工程２で生成した固体状の熱
分解残渣（炭素質）、固型異物、液化しなかった熱硬化
性樹脂は熱分解残渣混合物抜出しライン１７より、スク
リューフィーダー等で取り出し、残渣焼却工程３に導入
する。

【００３５】残渣焼却工程３は高速循環流動床若しくは
図２に示すような気泡流動床で構成され、図２に示すよ
うに燃焼用空気供給ライン１８より空気Ａを導入し砂を
媒体とする流動床を形成せしめ、温度を５００〜９５０
℃、好ましくは７５０〜９５０℃に保持し、ライン１７
中の有機物を完全燃焼させ、更にライン１８０より二次
空気の導入によりその排ガスを８５０〜９５０℃に昇温
させてダイオキシン等の発生を抑制させつつ、燃焼排ガ
ス取出しライン２１からは燃焼排ガスＧを取り出し、必
要に応じて排ガス処理を行う。

【００３６】一方、残渣焼却工程３で焼却しきれなかっ
た金属やガラス等の不燃物Ｆは不燃物抜出しライン１９
より取り出す。又、７５０〜９５０℃に加熱された流動
床中の砂の一部は砂取出しライン２０により重力により
負圧ポット３０に投入され、空気分岐ライン１８’より
吸気部３０１に投入された空気とともに、砂取り出しラ
イン２０を介してサイクロン３２に導かれ、ここで砂と
分離された高温空気は戻入ライン３３より流動床３に戻
され、流動床の燃焼及び７５０〜９５０℃の温度維持に
供される。

【００３７】又サイクロン３２で分離された砂は砂ホッ
パ３４に投入されライン１１、７より脱塩素工程１及び
熱分解工程２に再循環使用する。この方法により、高温
の砂を容易に循環使用でき、本発明に適していることが
見出された。

【００３８】又循環砂Ｓの熱量が不足する場合は、必要
により低分子ガス抜出しライン１６の低分子ガス又は低
沸点留分凝縮液抜出しライン１５の油Ｏの一部を残渣焼
却工程３の燃料として使用することができる。

【００３９】従って本実施例では、第１工程（脱塩素工
程）、第２工程（熱分解工程）第３工程（残渣焼却工
程）全て砂を流動媒体としているので、廃プラスチック
Ｐ中の固型分は１００〜２００ｍｍ以下に破砕してあれ
ば、ライン閉塞等のトラブルはないことも見出された。
この結果、前処理は破砕のみで良く、分別は不要とする
ことができる。

【００４０】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、廃プ
ラスチックの油回収に関し、固型異物混入対応型で前処
理分別の簡素化、コーキング抑制による長期連続運転、
スタートアップ、シャットダウンの簡素化、熱分解残渣
の有効利用、及び低沸点で高品質油の収率増大という効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る廃プラスチックからの油
回収装置を示す概略図である。

【図２】前記実施態様に係る第３工程の好ましい実施例
で、気泡流動床を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 第１工程（脱塩素工程） ２ 第２工程（熱分解工程） ３ 第３工程（残渣焼却工程） ４ 第１気液分離手段 ５ 第２気液分離手段 ６ 廃プラスチック供給ライン ７ 循環砂供給ライン ８ ＨＣｌリッチガス抜出しライン ９ 第１工程処理物（砂と脱塩素されたフ゜ラスチックと
の混合物）抜出しライン １０ 添加剤供給ライン １１ 循環砂供給ライン １２ 熱分解生成物（高沸点油、低沸点油、低分子ガ
ス）抜出しライン １３ 第１気液分離手段未凝縮ガス抜出しライン １４ 高沸点留分凝縮液還流ライン １５ 低沸点留分凝縮液抜出しライン １６ 低分子ガス抜出しライン １７ 熱分解残渣混合物抜出しライン １８ 燃焼用空気供給ライン １９ 不燃物抜出しライン ２０ 砂取出しライン ２１ 燃焼排ガス取出しライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保田 静生 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 (72)発明者 貝原 裕二 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩化ビニルその他の含塩素プラスチック
   を含む廃プラスチックを熱分解により油回収する方法に
   おいて、 熱分解工程の前に、廃プラスチックを押し出し流れさせ
   ながら該廃プラスチックを高温の砂及び／又は添加剤と
   混合し、温度２５０〜３５０℃に加熱することにより、
   実質的に塩素が除去された廃プラスチックと砂の混合物
   から成る処理物を製造する工程を含む事を特徴とする廃
   プラスチックからの油回収方法。
2. 【請求項２】 廃プラスチックを熱分解により油回収す
   る方法において、前処理若しくはそれ自体の組成により
   実質的に塩素が除去された廃プラスチックを、高温の砂
   及び／又は添加剤と混合、直接加熱して温度略３５０〜
   ５００℃、好ましくは略４００〜４８０℃に昇温・保持
   することにより、廃プラスチックの加熱分解を行なうこ
   とを特徴とする廃プラスチックからの油回収方法。
3. 【請求項３】 廃プラスチックを熱分解により油回収す
   る方法において、 熱分解後の固体状の熱分解残渣等の熱分解派生物を空気
   で流動する砂を媒体とする流動床、又は高速循環流動床
   で燃焼し、高温の砂を製造し、該高温砂の一部を廃プラ
   スチックの熱分解工程若しくはその前工程の塩素除去工
   程に戻入させ、再循環使用することを特徴とする廃プラ
   スチックからの油回収方法。
4. 【請求項４】 廃プラスチックを熱分解により油回収す
   る方法において、 廃プラスチックの熱分解工程により得た熱分解生成物を
   第１の気液分離手段により液体の高沸点油と気体の低沸
   点油と低分子ガスに分離し、高沸点油を前記熱分解工程
   に還流する工程と第２の気液分離手段により液体の低沸
   点油と気体の低分子ガスに分離する工程とを直列に接続
   したことを特徴とする廃プラスチックからの油回収方
   法。
5. 【請求項５】 廃プラスチックを熱分解により油回収す
   る方法において、 廃プラスチックを高温の砂と混合し、温度２５０〜３５
   ０℃に加熱することにより、実質的に塩素が除去された
   廃プラスチックと砂の混合物から成る処理物を製造する
   第１工程、 前記第１工程の処理物に、高温砂及び／又は添加剤を添
   加し、温度略３５０〜５００℃、好ましくは略４００〜
   ４８０℃に加熱することにより、ガス状の高沸点油、低
   沸点油及び低分子ガスから成る熱分解生成物と固体状の
   熱分解残渣・砂混合物を製造する第２工程、 前記第２工程熱分解生成物を第１の気液分離手段により
   液体の高沸点油と気体の低沸点油と低分子ガスに分離
   し、高沸点油を第２工程に還流する還流工程、 第２の気液分離手段により液体の低沸点油と気体の低分
   子ガスに分離する分離工程、 第２工程の固体状の熱分解残渣・砂混合物、第２気液分
   離手段の低分子ガスを空気で流動する砂を媒体とする流
   動床で燃焼し、高温の砂を製造し、少なくともその一部
   を前記第１若しくは第２工程に再循環使用する第３工程
   からなることを特徴とする廃プラスチックからの油回収
   方法。
6. 【請求項６】 第２工程に使用する添加剤は、ワックス
   分解促進用の触媒で、合成ゼオライト又は天然ゼオライ
   トで、好ましくは天然のモルデナイトであることを特徴
   とする請求項５記載の廃プラスチックからの油回収方
   法。