JPH10237460A - 廃プラスチックの簡易油化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃プラスチックからの生成油の収率を高める
ことができると共に、廃プラスチック油化処理設備を簡
素化できる廃プラスチックの簡易油化処理方法を提供す
る。 【解決手段】 廃プラスチックを溶媒としての炭化水素
油と共に単一の処理槽１３に投入し、処理槽１３内にお
いて廃プラスチックと炭化水素油とを加熱して、廃プラ
スチック中のポリエチレン、ポリプロピレン及びポリス
チレンを炭化水素油中に溶出させると共に熱分解して生
成油を製造する。一方、熱分解後に処理槽１３から取り
出した残渣中に含まれる炭化水素油を固液分離槽１４で
分離し、分離された炭化水素油を処理槽１３に投入され
る溶媒として用い、炭化水素油が分離された後の残渣を
熱源として系内利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃プラスチックか
ら低沸点炭化水素油を生成することができる廃プラスチ
ックの油化処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、先に特願平７−２４８０１
６号において、廃プラスチック材と炭化水素油からなる
抽出溶媒とを混合してポリエチレン、ポリプロピレン及
びポリスチレンを回収する方法を提示した。図３にかか
る方法に好適に用いることができる廃プラスチック油化
処理設備Ｃの全体構成を示す。

【０００３】図示するように、この方法では、まず、破
砕品、フラフ、粉砕品の形態を有する廃プラスチック材
を、温度が１００℃〜２００℃に加熱された溶媒として
の炭化水素油の入った原料混合槽５１内に供給して攪拌
混合する。この操作によって、廃プラスチック材中のポ
リエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンのみは、
他のプラスチックに比べて比較的融点が低く１００℃以
上で液化するため、炭化水素油へ溶解しやすくなる。一
方、他のプラスチックは、融点に達していないため、液
状化せずに固体のままであり、溶解しにくい。

【０００４】その後、混合攪拌して生成したプラスチッ
ク溶解物を分離槽５２に送り、該分離槽５２によって、
プラスチック溶解物から塩化ビニル、ＰＥＴ（ポリエチ
レンテレフタレート）、金属等の不溶解分を除去して、
生成油と溶解分とからなるプラスチック溶液を抽出す
る。このようにして抽出されたプラスチック溶液は、熱
分解部と蒸留部とからなる油化処理部の分解蒸留塔５３
に送られ、プラスチック溶液は熱分解される。なお、こ
の分解蒸留塔５３には、熱分解油加熱炉５４と残渣処理
機５５が接続されている。分解蒸留塔５３の熱分解部に
おける熱分解によって発生した熱分解ガスは、分解蒸留
塔５３の蒸留部により芳香族留分、灯油・軽油留分、ワ
ックス留分に蒸留分離され、その後、灯油や軽油等の製
品として用いられる。また、得られた油は、燃料とし
て、あるいは、受槽５６に入れてブレンドし、抽出工程
に使用する炭化水素油として用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したポリ
エチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンの回収方法
は、未だ、以下の解決すべき課題を有していた。即ち、
上記した方法では、処理対象となる廃プラスチック材よ
り油化に適した成分、即ち、ポリエチレン、ポリプロピ
レン及びポリスチレンが、溶媒としての炭化水素油中に
溶解されているプラスチック溶解物から不溶解分を除去
する工程において、不溶解分に残存する溶媒としての炭
化水素油の量が未だ大きく、これが損失となるため、生
成油の収率が低下することになる。また、このような不
溶解分中に残存する溶媒としての炭化水素油を系内処理
するためには、別途処理機器を必要とし、廃プラスチッ
ク油化処理設備Ｃの設備費が高くなる。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであり、廃プラスチックからの生成油の収率を高め
ることができると共に、廃プラスチック油化処理設備を
簡素化できる廃プラスチックの簡易油化処理方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の廃プラスチックの簡易油化処理方法は、廃プラス
チックを溶媒としての炭化水素油と共に単一の処理槽に
投入し、該処理槽内において前記廃プラスチックと前記
炭化水素油とを加熱して、該廃プラスチック中のポリエ
チレン、ポリプロピレン及びポリスチレンを前記炭化水
素油中に溶出させ、溶出した前記ポリエチレン、ポリプ
ロピレン及びポリスチレンを前記炭化水素油と共に熱分
解し、熱分解油ベーパーとして取り出して凝縮すること
により生成油を製造すると共に、該熱分解後の残渣を前
記処理槽から外部に取り出し、該残渣中に含まれる炭化
水素油を分離し、分離された該炭化水素油を前記廃プラ
スチックと共に前記処理槽に投入される溶媒として用
い、前記炭化水素油が分離された後の前記残渣を熱源と
して系内利用するようにしている。

【０００８】請求項２記載の廃プラスチックの簡易油化
処理方法は、請求項１記載の廃プラスチックの簡易油化
処理方法において、前記炭化水素油が分離された後の前
記残渣を部分燃焼してガス化、又は乾留によってガス化
し、このガスを回収して前記熱源として系内利用する。
請求項３記載の廃プラスチックの簡易油化処理方法は、
請求項１又は２記載の廃プラスチックの簡易油化処理方
法において、前記単一の処理槽内で、前記廃プラスチッ
ク内に含まれる塩素の除去も行うようにしている。

【０００９】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１を参照して、本発明の一実施の
形態に係る廃プラスチックの簡易油化処理方法について
説明する。

【００１０】まず、図１を参照して、本実施の形態に係
る廃プラスチックの簡易油化処理方法が適用可能な廃プ
ラスチック油化処理設備Ａについて説明する。図示する
ように、本実施の形態において、廃プラスチック油化処
理設備Ａは、前処理設備１０と熱分解油化設備１１とか
らなる。そして、前処理設備１０は、図示しない一次破
砕機、ベルトセパレータ、風力選別機、２次破砕機、廃
プラスチック受槽等を具備すると共に、最終段の装置と
して、廃プラスチックを後述する処理槽１３に供給する
ためのスクリューコンベア１２を具備する。一方、熱分
解油化設備１１は、実質的に、図３を参照して説明した
従来の押出機、原料混合槽５１、分離槽５２及び塩化水
素除去器に相当する単一槽からなる処理槽１３と、固液
分離槽１４と、蒸留塔１５と、生成油貯槽１６とを具備
する。

【００１１】処理槽１３の構成についてさらに説明する
と、図示するように、処理槽１３の内部には攪拌機１７
が同心円的にかつ回転自在に配設されており、攪拌機１
７は処理槽１３の頂部に取付けられている回転モータ１
８によって回転駆動される。処理槽１３の頂部には原料
投入口１９が設けられており、原料供給管１９ａ及びこ
の原料投入口１９を通して、スクリューコンベア１２か
らの廃プラスチックと、後述する生成油一部還流管２５
を通して還流される溶媒としての炭化水素油とを混合状
態で処理槽１３内に投入することができる。

【００１２】処理槽１３の頂部には、さらに、熱分解油
ベーパー取出口２０と、塩化水素ガス取出口２１と、水
蒸気取出口２２とが設けられている。そして、熱分解油
ベーパー取出口２０はベーパー移送管２３によって蒸留
塔１５の流入口に連通連結されており、蒸留塔１５は生
成油移送管２４によって生成油貯槽１６の流入口に連通
連結されている。また、一端が生成油移送管２４の中途
部に連通連結されている生成油一部還流管２５の他端は
原料供給管１９ａの中途部分に連通連結されている。塩
化水素ガス取出口２１は塩化水素ガス移送管２６によっ
て中和処理槽２７の流入口に連通連結されており、中和
処理槽２７の流出口は大気に開放されている。水蒸気取
出口２２は水蒸気取出管２８を介して大気連通されてい
る。

【００１３】また、ベーパー移送管２３、塩化水素ガス
移送管２６及び水蒸気取出管２８には、それぞれ、開閉
弁２９、３０、３１が取付けられている。処理槽１３の
底部から導出した残渣取出管３２には遠心分離器等から
なる固液分離槽１４が取付けられており、残渣取出管３
２の中途部には開閉弁３３が取付けられている。固液分
離槽１４の下部には残渣取出口３４と、分離油取出口３
５とが設けられており、残渣取出口３４は残渣移送管３
６を介して、ガス化装置（例えば、ロータリキルン、ス
クリュー式乾留部等）３７の流入口に連通連結されてい
る。ガス化装置３７の排出口側には分解ガス取出管３８
の一端が接続されており、分解ガス取出管３８の他端は
処理槽１３内の廃プラスチックと溶媒とを加熱するため
の熱分解油加熱炉４０に連通連結されている。一方、分
離油取出口３５は、熱分解油還流管４１を介して原料供
給管１９ａの中途に連通連結されている。

【００１４】次に、上記した構成を有する廃プラスチッ
ク油化処理設備Ａによる廃プラスチックの簡易油化処理
方法について、図１及び図２を参照して説明する。図示
するように、前処理設備１０からバケットコンベア１２
で熱分解油化設備１１に供給されてきた廃プラスチック
は、生成油一部還流管２５や熱分解油還流管４１から還
流されてきた同一重量比の溶媒としての炭化水素油を混
合された後、処理槽１３内に投入される。そして、処理
槽１３において、廃プラスチックと媒体としての炭化水
素油とは、図２に示すように、熱分解油加熱炉４０によ
って加熱されることになる。即ち、廃プラスチックと炭
化水素油とは、順に、加熱温度と加熱時間をそれぞれ異
にする脱水・乾燥工程４２と、脱塩素工程４３と、熱分
解・油化工程４４と、残渣排出工程４５を経て、以下に
説明するように加熱処理される。

【００１５】まず、脱水・乾燥工程４２では、廃プラス
チックと炭化水素油とが攪拌機１７で１〜３時間、１０
０℃〜２００℃の温度で攪拌される。従って、被攪拌物
から水分が水蒸気として除去され、開閉弁３１を開ける
ことによって、水蒸気は水蒸気取出管２８を通して大気
中に放出されることになる。なお、加熱温度の下限を１
００℃としたのは、水の沸点が１００℃だからであり、
加熱温度の上限を２００℃としたのは、ポリ塩化ビニル
の分解によって微量の塩素が発生し始めるからであり、
塩素の処理は次工程である脱塩素工程４３で行うように
しているからである。

【００１６】次に、脱塩素工程４３では、廃プラスチッ
クと炭化水素油とを攪拌機１７で１〜３時間、２００℃
〜３５０℃の温度で攪拌して、前記廃プラスチック中の
ポリ塩化ビニルを分解すると共に前記被攪拌物から塩化
水素ガスを除去する。その後、開閉弁３０を開けること
によって、塩化水素ガスは塩化水素ガス移送管２６を通
して中和処理槽２７に送られ、中和によって無害化され
た後、大気中に放出されることになる。従って、後述す
る残渣中に残留する塩素の量を少なくすることができ、
残渣を焼却・ガス化する場合でも、ガス処理設備の設備
費を低減することができる。なお、加熱温度の下限を２
００℃としたのは、塩化水素を所定量以上発生させるこ
とによって脱塩素効率を上げるためであり、加熱温度の
上限を３５０℃としたのは、次の工程である熱分解・油
化工程４４の開始温度に近い温度だからである。

【００１７】次に、熱分解・油化工程４４では、前記塩
素が除去された被攪拌物を攪拌機で１〜４時間、３８０
℃〜４５０℃の温度で攪拌して、塩素が除去された廃プ
ラスチックを熱分解して熱分解油ベーパーを発生する。
この際、熱分解に伴いカーボンを生成することになる
が、カーボンは熱分解油中に分散するので運転に支障を
きたさない。なお、加熱温度の下限を３８０℃としたの
は、所定以上の熱分解速度を確保して熱分解・油化を効
率よく行うためであり、加熱温度の上限を４５０℃とし
たのは、それ以上の温度では加熱温度が高すぎて炭素の
析出量が多くなり、操業上問題であると共に、熱効率が
低下するからである。

【００１８】この熱分解油ベーパーはベーパー移送管２
３を通して蒸留塔１５に送られ蒸留される。蒸留により
分離された重質油及び軽質油は、重質油移送管２４Ａ、
軽質油移送管２４Ｂを通して、重質油貯槽１６Ａ及び軽
質油貯槽１６Ｂに移送され、貯蔵される。また、このう
ち重質油分は炭化水素油として生成油一部還流管２５を
通して、原料供給管１９ａの中途に溶媒として還流さ
れ、前述したように、廃プラスチックに混入された状態
で、処理槽１３に供給される。

【００１９】また、上記した廃プラスチックの簡易油化
処理方法において、処理槽１３の底部にはカーボン残渣
等の固形物からなる残渣（廃プラスチック中の金属、土
砂、熱分解に伴うカーボン）が生じるので、残渣排出工
程４５において、開閉弁３３を定期的に開けて残渣を取
り出し、固液分離槽１４（例えば、遠心分離機）によっ
て残渣中に含有される熱分解油を分離する。この際、処
理槽１３における熱分解油中のカーボンは粒状であり熱
分解油中に分散されているので、処理槽１３から固液分
離槽１４に速やかに排出することができる。残渣から分
離された熱分解油は炭化水素油からなる溶媒として熱分
解油還流管４１を通して原料供給管１９ａに還流され
る。一方、熱分解油が概略完全に除去された残渣は残渣
移送管３６を通してガス化装置３７に供給され、ガス化
され、発生した分解ガスは回収される。そしてこの分解
ガスの燃焼で生じる熱エネルギーによって、熱分解油加
熱炉４０を流れる熱分解油を加熱することができる。ま
た、ロータリキルン３７の排出口から排出される残渣の
燃焼かすは、外部に取り出され、廃棄処分される。

【００２０】上記したように、本実施の形態では、廃プ
ラスチックを溶媒としての炭化水素油と共に単一の処理
槽１３に投入し、処理槽１３内において廃プラスチック
と炭化水素油とを加熱して、廃プラスチック中のポリエ
チレン、ポリプロピレン及びポリスチレンを炭化水素油
中に溶出させ、溶出したポリエチレン、ポリプロピレン
及びポリスチレンを炭化水素油と共に熱分解し、熱分解
油ベーパーとして取り出して凝縮することにより生成油
を製造すると共に、熱分解後の残渣を処理槽１３から外
部に取り出し、残渣中に含まれる炭化水素油を固液分離
槽１４で分離し、分離された炭化水素油を処理槽１３に
投入される溶媒として用い、炭化水素油が分離された後
の残渣を熱源として系内利用するようにしている。

【００２１】このように、単一の処理槽１３内で廃プラ
スチック中のポリエチレン、ポリプロピレン及びポリス
チレンの炭化水素油中への溶出と熱分解を行うことによ
って、系外に排出される残渣量を軽減できる。従って、
この残渣に同伴する炭化水素油の量も軽減でき、生成油
の収率を高めることができる。また、固液分離槽１４を
用いて残渣から炭化水素油を分離し、溶媒として用いる
ことによって、さらに、生成油の収益を高めることがで
きる。

【００２２】固液分離槽１４で炭化水素油が分離された
後の残渣を部分燃焼してガス化、又は乾留によってガス
化し、このガスを回収して前記熱源として系内利用する
ようにしているので、従来、埋め立て処分や焼却処理さ
れていた残渣を廃プラスチック油化処理設備Ａの系内
で、熱源として有効利用することができ、廃プラスチッ
ク油化処理設備Ａにおける全体的な省エネルギー化を図
ることができる。残渣の処理を廃プラスチック油化処理
設備Ａの系内に組み込むことができるので、廃プラスチ
ック油化処理設備Ａのコンパクト化を図ることができ
る。処理槽１３内において、廃プラスチック内に含まれ
る塩素も除去されるので、熱分解後に処理槽１３から排
出される残渣中に残留する塩素の量は少なく、この残渣
を焼却・ガス化する場合でもガス処理設備の設備費を軽
減できる。

【００２３】以上、本発明を、一実施の形態を参照して
説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記
載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施
の形態や変容例も含むものである。例えば、炭化水素油
は系外からの油を使用することもでき、また、その種類
として、例えば、生成油（パラフィン系炭化水素、オレ
フィン系炭化水素及び芳香族炭化水素（エチルベンゼン
やスチレンモノマーを含む）や、それを蒸留して得られ
る炭化水素油（例えば、芳香族炭化水素油（エチルベン
ゼンリッチ油）、灯・軽油留分、重質油留分等）、又
は、パラフィン系炭化水素やオレフィン系炭化水素及び
キシレン、トルエン、その他の芳香族炭化水素油を廃プ
ラスチックの溶媒として用いることができる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１〜３記載の廃プラスチックの簡
易油化処理方法においては、廃プラスチックを溶媒とし
ての炭化水素油と共に単一の処理槽に投入し、処理槽内
において廃プラスチックと炭化水素油とを加熱して、廃
プラスチック中のポリエチレン、ポリプロピレン及びポ
リスチレンを炭化水素油中に溶出させ、溶出したポリエ
チレン、ポリプロピレン及びポリスチレンを炭化水素油
と共に熱分解し、熱分解油ベーパーとして取り出して凝
縮することにより生成油を製造すると共に、熱分解後の
残渣を処理槽から外部に取り出し、残渣中に含まれる炭
化水素油を分離し、分離された炭化水素油を処理槽に投
入される溶媒として用い、炭化水素油が分離された後の
残渣を熱源として系内利用するようにしている。

【００２５】このように、単一の処理槽内で廃プラスチ
ック中のポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレ
ンの炭化水素中への溶出と熱分解を行うことによって、
系外に排出される残渣量を軽減できる。従って、この残
渣に同伴する炭化水素油の量も軽減でき、生成油の収率
を高めることができる。また、残渣から炭化水素油を分
離し溶媒として用いることによって、さらに、生成油の
収益を高めることができる。炭化水素油が分離された後
の残渣を熱源として系内利用するようにしたので、従
来、埋め立て処分や焼却処理されていた残渣を廃プラス
チック油化処理設備の系内で、熱源として有効利用する
ことができ、廃プラスチック油化処理設備における全体
的な省エネルギー化を図ることができる。

【００２６】特に、請求項２記載の廃プラスチックの簡
易油化処理方法においては、炭化水素油が分離された後
の残渣を部分燃焼してガス化、又は乾留によってガス化
し、このガスを回収して前記熱源として系内利用するよ
うにしているので、熱効率を高めることができ、廃プラ
スチック油化処理設備の系内における熱源としてさらに
有効に利用でき、廃プラスチック油化処理設備における
全体的な省エネルギー化をさらに促進することができ
る。請求項３記載の廃プラスチックの簡易油化処理方法
においては、処理槽内において、廃プラスチック内に含
まれる塩素も除去されるので、熱分解後に処理槽から排
出される残渣中に残留する塩素の量は少なく、この残渣
を焼却・ガス化する場合でもガス処理設備の設備費を軽
減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る廃プラスチックの
簡易油化処理方法を適用した廃プラスチック油化処理設
備の要部の概念的構成説明図である。

【図２】処理槽における工程説明図である。

【図３】従来の廃プラスチック油化処理設備の油化処理
部の概念的構成説明図である。

【符号の説明】

Ａ 廃プラスチック油化処理設備 １０ 前処理設
備 １１ 熱分解油化設備 １２ スクリュ
ーコンベア １３ 処理槽 １４ 固液分離
槽 １５ 蒸留塔 １６Ａ 重質油
貯槽 １６Ｂ 軽質油貯槽 １７ 攪拌機 １８ 回転モータ １９ 原料投入
口 １９ａ 原料供給管 ２０ 熱分解油
ベーパー取出口 ２１ 塩化水素ガス取出口 ２２ 水蒸気取
出口 ２３ ベーパー移送管 ２４Ａ 重質油
移送管 ２４Ｂ 軽質油移送管 ２５ 生成油一
部還流管 ２６ 塩化水素ガス移送管 ２７ 中和処理
槽 ２８ 水蒸気取出管 ２９ 開閉弁 ３０ 開閉弁 ３１ 開閉弁 ３２ 残渣取出管 ３３ 開閉弁 ３４ 残渣取出口 ３５ 分離油取
出口 ３６ 残渣移送管 ３７ ガス化装
置 ３８ 分解ガス取出管 ４０ 熱分解油
加熱炉 ４１ 熱分解油還流管 ４２ 脱水・乾
燥工程 ４３ 脱塩素工程 ４４ 熱分解・
油化工程 ４５ 残渣排出工程

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃プラスチックを溶媒としての炭化水素
   油と共に単一の処理槽に投入し、該処理槽内において前
   記廃プラスチックと前記炭化水素油とを加熱して、該廃
   プラスチック中のポリエチレン、ポリプロピレン及びポ
   リスチレンを前記炭化水素油中に溶出させ、溶出した前
   記ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンを前
   記炭化水素油と共に熱分解し、熱分解油ベーパーとして
   取り出して凝縮することにより生成油を製造すると共
   に、該熱分解後の残渣を前記処理槽から外部に取り出
   し、該残渣中に含まれる炭化水素油を分離し、分離され
   た該炭化水素油を前記廃プラスチックと共に前記処理槽
   に投入される溶媒として用い、前記炭化水素油が分離さ
   れた後の前記残渣を熱源として系内利用するようにした
   ことを特徴とする廃プラスチックの簡易油化処理方法。
2. 【請求項２】 前記炭化水素油が分離された後の前記残
   渣を部分燃焼してガス化、又は乾留によってガス化し、
   このガスを回収して前記熱源として系内利用することを
   特徴とする請求項１記載の廃プラスチックの簡易油化処
   理方法。
3. 【請求項３】 前記単一の処理槽内で、前記廃プラスチ
   ック内に含まれる塩素の除去も行うことを特徴とする請
   求項１又は２記載の廃プラスチックの簡易油化処理方
   法。