WO2013058366A1 - 油化装置 - Google Patents

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10Feedstock materials
    • C10G2300/1003Waste materials

Definitions

  • the present invention relates to an oil making apparatus for making a plastic oil by pyrolysis.
  • a continuous small-sized oil converting device that converts waste plastic to oil is a lead that is provided in a gelatin-like heating section equipped with a heating device that is made of waste plastic in pieces.
  • Sequentially feeds forward with a screw feeds the molten plastic to the disassembly part consisting of an inclined cylinder adjacent to the heating part, and heats the molten plastic to 400 ° C or higher while feeding it obliquely upward with the lead screw provided inside
  • a plastic gas is generated, the gas is decomposed through a catalyst, and the decomposed gas is cooled by a condenser to be oiled.
  • the residue is continuously discharged from the vicinity of the upper end of the decomposition portion.
  • both the heating part and the disassembling part are provided with a lead screw, which is rotated by a motor so as to send out the molten plastic. Not only became necessary, but also clogged between the lead screw, the cylinder and the casing, causing a failure. Furthermore, although the residue is discharged from the decomposition part, even if such a residue discharge mechanism is provided, not only the residue remains thin on the inner wall of the cylinder, but also the part becomes coke, which makes it easy to clog, Regular maintenance was required. Furthermore, in order to decompose the plastic gas, a catalyst cylinder equipped with a catalyst is required, and this catalyst has to be replaced after a certain period of use, which causes an increase in the price of the apparatus.
  • the plastic oiling device of the present invention is a plastic oiling device in which a plastic gas thermally decomposed by heating and melting the plastic is evaporated, and this gas is cooled and liquefied.
  • the temperature of the liquid surface is preferably controlled to 400 to 410 ° C.
  • the buffer tank is composed of two vertical cylindrical bodies installed with steps
  • the evaporation tank is composed of a horizontal cylindrical body
  • the buffer tank and the evaporation pot have their outer peripheral surfaces It is preferable to be heated by the coated sheet heating element.
  • a maintenance port that can be opened and closed is provided at one end of each of the buffer tank and the evaporating pot.
  • it is preferable to control the amount of the plastic so that the liquid level of the molten plastic in the evaporating pot becomes the center position of the diameter in the vertical direction of the cylindrical body.
  • the oil converting apparatus has a capacitor for liquefying a plastic gas generated in the evaporation kiln, and the capacitor stores a predetermined amount of hydrocarbon oil.
  • the oil generator has a capacitor for liquefying the plastic gas generated in the evaporation kiln, and this capacitor stores a neutralizing agent for neutralizing chlorine after the treatment of vinyl chloride. It is preferable that
  • a large amount of plastic can be gelled in a short time with an extruder, and if the gelled plastic is heated and retained for a certain time using a temperature-controlled buffer tank, it is carbonized. If an evaporating pot with a large evaporation area can be used, the thermally decomposed plastic gas can be efficiently evaporated. Furthermore, if the liquid level of the molten plastic is set to 400 to 410 ° C., hydrocarbon oil corresponding to A heavy oil and kerosene can be efficiently collected without carbonizing from PP / PE.
  • two buffer tanks are provided in the vertical type and they are provided with a step, they can be fed naturally without providing a feed screw, and plastic can be melted without being carbonized by heating with a planar heating element, If the evaporating pot is composed of a horizontal cylinder, the evaporation area can be increased, and if it is heated from the surroundings to an appropriate temperature with a planar heating element, natural convection occurs and a stirring means is provided. There is no need.
  • the evaporation kettle Furthermore, if a maintenance port is provided in the buffer tank and the evaporation kettle, there is no need to provide a residue tank. If the plastic liquid level in the evaporation kettle is set at the central position in the diameter direction of the cylindrical body, the evaporation area is reduced. growing. Also, to hold the heater power in accordance with the fluctuation of the liquid surface of the molten plastic if control to 0.6w / cm 2 ⁇ 1.4w / cm 2, the liquid level of the dissolved plastic 400 ⁇ 410 ° C., a constant The liquid level can be maintained at a height of 5 mm. If a predetermined amount of light oil, heavy oil or collected mixed hydrocarbon oil is stored in the capacitor, terephthalic acid after PET treatment can be condensed and removed. Moreover, if a neutralizing agent such as caustic soda water is stored, chlorine after the vinyl chloride treatment can be removed.
  • a neutralizing agent such as caustic soda water
  • an oiling apparatus M for oiling plastic is provided with an extruder 1 that gels discarded plastic pieces by frictional heat.
  • the extruder 1 may be a normal extruder equipped with a lead screw therein.
  • the extruder 1 includes a first buffer tank 2 provided with a step for automatically holding and transferring the gel-like plastic, and a second buffer tank disposed downstream of the first buffer tank 2.
  • a buffer tank 3 is connected.
  • the molten plastic from the second buffer tank 3 flows in an evaporator 4 disposed in parallel with the extruder 1 for gasifying the molten plastic while thermally decomposing it.
  • a condenser 6 connected via an evaporator pipe 5 is disposed above the evaporator 4, and the plastic gas cooled by the condenser 6 is liquefied and stored in an oil tank.
  • the extruder 1 and the evaporating pot 4 are arranged in parallel, and the line connecting the first and second buffer tanks 2 and 3 and the line connecting the extruder 1 and the evaporating pot 4 are orthogonal to each other.
  • the conversion apparatus M is arranged in a U shape as a whole and has a compact configuration.
  • the extruder 1 includes a hopper 10, from which a waste plastic strip 11 is fed between a lead screw 13 rotated by a motor 12 and a cylindrical casing 14. It is gelled by the heater heat applied by the heater that does not, and is discharged from the discharge pipe 15.
  • the first buffer tank 2 is composed of a cylindrical body 2a arranged vertically, and the peripheral wall of the cylindrical body 2a is heated by a planar heating element 16 (FIG. 1), and the gel plastic is heated to 390 to 405 ° C.
  • An openable and closable maintenance port 17 is formed at the upper end of the cylindrical body 2a, and an inflow pipe 18 extends from the upper peripheral wall of the cylindrical body 2a to the extruder 1, and the discharge pipe 15 and the inflow pipe of the extruder 1 are extended. 18 are connected by a joint 19.
  • An outflow pipe 20 extends from the peripheral wall near the lower end of the cylindrical body 2a to the second buffer tank 3 side in a direction perpendicular to the inflow pipe 18.
  • the second buffer tank 3 includes a cylindrical body 3 a that is disposed at a lower position than the first buffer tank 2 and is vertically disposed.
  • An inflow pipe 21 that extends from an upper peripheral wall of the cylindrical body 3 a is provided via a joint 22.
  • the cylindrical body 3a is formed slightly longer than the cylindrical body 2a of the first buffer tank 2, and its peripheral wall is covered with a planar heating element 23, whereby the molten plastic inside is heated to 400 to 415 ° C. and the upper end thereof
  • a maintenance opening 24 that can be freely opened and closed is formed.
  • the gas outflow pipe 25 is connected via a joint 26 to a gas inflow pipe 27 extending from a position corresponding to the evaporation space S of the end wall 4a of the evaporation pot 4. That is, the plastic is gradually heated through the first buffer tank 2 and the second buffer tank 3, and the second buffer tank 3 supports the evaporation pot 4 by sending the evaporated plastic gas to the evaporation pot 4. Plays an important role.
  • a plastic outflow pipe 28 for feeding molten plastic into the evaporating pot 4 extends, and this plastic outflow pipe 28 is connected to the lower part of the end wall 4a of the evaporating pot 4 through a joint 29. Is connected to a plastic inflow pipe 30 extending from.
  • the evaporating pot 4 comprises a horizontal cylinder 4a, the periphery of the cylinder 4a is covered with a planar heating element 31 such as a ceramic heater, and a maintenance port 32 can be opened and closed on the right end surface.
  • a guide tube 5 a of the evaporation tube 5 extends upward, and this guide tube 5 a is connected to the evaporation tube 5 via a joint 33.
  • a liquid level gauge 34 for detecting the liquid level L / S of the molten plastic in the cylindrical body 4a is provided at an appropriate position of the cylindrical body 34 (FIG. 2).
  • a liquid level gauge 35 for that purpose is provided at a low position to control the liquid level.
  • thermometers t 1 and t 2 are provided on the inner wall of the first and second buffer tanks 2 and 3 below the height at which the molten plastic of the cylindrical bodies 2a and 3a is stored, and the bottom wall of the evaporating pot 4 is appropriately disposed.
  • Two thermometers t 3 and t 4 are installed at the positions.
  • the liquid level gauges 34 and 35, the thermometers t 1 , t 2 , t 3 and t 4 , the sheet heating elements 16, 23 and 31 and the motor 12 of the extruder 1 are connected to a controller C. (FIG. 2).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • Uniform heating and temperature control are important in the process of thermal decomposition of molten plastic.
  • the first and second buffer tanks 2 and 3 and the evaporating pot 4 of the present apparatus do not use a stirrer.
  • For uniform heating use a planar heating element to uniformly distribute from the surroundings.
  • the amount of plastic to be heated is limited due to the relationship between heating and heat conduction.
  • the heating temperature is 430 to 440 ° C. or higher, the molten plastic in contact with the buffer tank and the inner wall of the evaporation kettle 4 is carbonized. Accurate temperature control is important because it may adhere to the inner wall and heat conduction deteriorates, sometimes blowing up and causing accidents.
  • the liquid surface (LS) position of the evaporating pot 4 is preferably the center position (height position) of the diameter of the cylindrical body 4a in the straight direction where the evaporation area is maximum, and the relationship between the liquid surface temperature and gasification is It is as shown below.
  • the percentage (%) mentioned here indicates the rate of gasification in a certain time (for example, 1 hour), and indicates the rate of rate when the gasification rate at 423 ° C. is 100%. .
  • the temperature of the molten plastic adjacent to the inner wall of the cylindrical body 4a is set at 415 to 430 ° C.
  • the planar heater 31 provided on the outer peripheral surface of the cylindrical body 4a is set at 420 to 435 ° C.
  • the heating of the evaporating pot 4 is performed by heating the outer peripheral surface, and thus the ambient heating is preferable because the structure is simpler than installing a heater inside, and maintenance inside the evaporating pot is easy.
  • the size of the diameter of the cylindrical body 4a is limited, and the heating efficiency is preferably 35 to 45 cm, particularly around 40 cm.
  • the 380 ° C. gel-like plastic of the extruder 1 passes through the discharge pipe 15 and the inflow pipe 18 and falls into the first buffer tank 2, and the liquid level rises from the bottom of the outflow pipe 20 at a predetermined height position. Then, the rise amount falls into the second buffer tank 3 through the outflow pipe 20 and the inflow pipe 21 at the top of the second buffer tank 3, and the liquid level thereof is the liquid level L ⁇ S of the evaporating pot 4.
  • the molten plastic flows through the outflow pipe 28 and the inflow pipe 30 so as to be at the same height position.
  • a part of the second buffer tank 3 is vaporized, and the vaporized gas flows into the evaporation space S in the evaporation pot 4 through the gas outlet pipe 25 and the gas inlet pipe 27 provided in the upper part of the tank. .
  • the controller C controls the amount of extrusion of the extruder 1 and the rotation of the motor 12 so that the liquid level L ⁇ S in the evaporating pot 4 is at the center height position of the cylindrical body. Adjusted by control with watt density.
  • Each of the buffer tanks 2 and 3 and the evaporating kettle does not require a stirrer, and is not provided with a valve for adjusting the flow rate of the plastic.
  • the height position of the liquid level L / S of the evaporating pot 4 is controlled by the heating temperature, the diameter and length thereof.
  • the voltage V is automatically adjusted by a thyristor, and the evaporation rate is increased by increasing the watt density of the heater. It is controlled to reduce the watt density to slow down the evaporation rate and return the liquid level to a predetermined position in a short time.
  • the watt density of the planar heater 31 for controlling the liquid level of the plastic to 400 ° C. to 410 ° C. is 0.6 w / cm 2 to 1.4 w / cm 2 , and the diameter of the evaporation furnace 4 is 40 to 50 cm. Within the above range, the above range can be used for control.
  • the evaporation pipe 5 may be introduced into a predetermined amount of hydrocarbon oil 51 such as light oil, kerosene, or collected mixed oil. That is, since terephthalic acid generated by decomposition during the PET process is condensed in the hydrocarbon oil 51, if the collected oil is collected from the overflow pipe 52, the residue Pa of terephthalic acid is stored at the bottom of the main body 50. The residue may be removed from 53.
  • the main body 50 is cooled by a coolant such as cooling water.
  • FIG. 4 shows a capacitor 60 for neutralizing and removing chlorine (Cl) generated during the vinyl chloride treatment.
  • a neutralizing agent 62 is accommodated in the main body 61 which is cooled by the refrigerant, and examples of the neutralizing agent include sodium hydroxide water (NaOH) or potassium hydroxide water (KOH).
  • NaOH sodium hydroxide water
  • KOH potassium hydroxide water
  • the mixed oil collected on the liquid surface of these neutralizing agents is located, and when the mixed oil exceeds a certain amount, it is discharged to the outside through the overflow pipe 63.
  • an evaporating pipe 5a extending from the evaporating kiln is extended, and a gas of collected oil is supplied. Chlorine in the gas becomes hydrochloric acid (HCl) in the neutralizer and is neutralized. If the evaporation pipe 5a is inclined downward, it is effectively prevented that water droplets stay in the evaporation pipe 5a.
  • a drain port 64 is formed in the lower part of the main body
  • a capacitor 70 for processing waste plastic containing both PE and vinyl chloride has a main body 71, and the neutralizing agent 73 is stored in the lower part of the main body 71, and the hydrocarbon oil 72 is stored on the neutralizer 73. Pa is condensed and removed, and chlorine (Cl) in the vinyl chloride settles and is neutralized by the neutralizing agent.
  • the collected mixed oil overflows from the upper end of the overflow pipe 74 and is taken out to the outside.
  • the lower end of the evaporation pipe 5a is opened to the hydrocarbon oil, and a drain port 75 is formed at the lower end of the main body. .
  • the optimum dimensions for oiling 10 kg of polyethylene per hour are as follows.
  • Extruder cylinder 1000L ⁇ 250 ⁇ 2.
  • First buffer tank 150A (outer diameter 165.2mm, thickness 5mm) x 300L 4).
  • Second buffer tank 150A ⁇ 400L 6).
  • this apparatus is not particularly provided with a residue tank for storing residues, after operating the apparatus for a certain period of time, the maintenance ports 17, 24 and 32 attached to the respective parts are opened to remove the residues. .
  • waste plastics it is possible to efficiently collect the mixed oil mainly composed of hydrocarbon oil corresponding to A heavy oil from PP and PE, and it is widely applied in the field of waste plastic use.

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Abstract

 油化過程におけるプラスチックの加熱部および分解部に回転部品を備えることがなく、残渣タンク、更には触媒が不要となるプラスチックの油化装置を提供する。 汎用されている押出機1からゲル状プラスチックを、縦型に配置された円筒体からなる第1バッファタンク2、第2バッファタンク3および横型に配置された蒸発釜4に送り込み、蒸発釜4内の液面L・Sの位置を円筒体の鉛直方向における直径中心位置に位置するように、押出機1からのゲル状プラスチックの送り量をコントロールするとともに液面L・Sの温度を400~410℃にコントロールし、これにより回転部材、残渣タンク、及び触媒を不要として油化装置をコンパクトで安価なものとする。

Description

油化装置
 本発明は、プラスチックを熱分解により油化させるための油化装置に関する。
 一般に、廃プラスチックを油化させる連続式の小型油化装置は、廃プラスチックを細片にしたものを加熱装置を備えたシリンダー状の加熱部でゲル状に加熱しつつ、その中に設けたリードスクリューで逐次前方に送給し、溶融プラスチックを加熱部に隣接した傾斜シリンダーからなる分解部に送り込み、この中に設けたリードスクリューで斜め上方に送給しつつ、溶融プラスチックを400℃以上に加熱してプラスチックガスを生成し、このガスを触媒を通して分解し、この分解ガスをコンデンサで冷却して油化し、一方、分解部の上端近傍からは、残渣を連続的に排出させるようにしている。
特開2006-152175公報
 しかしながら、前記油化装置においては、加熱部および分解部共にリードスクリューを備え、これをモータで回転せしめて溶融プラスチックを送り出すようにしており、回転部品を備えることによって部品点数も多くなり、回転制御も必要になってくるばかりでなく、リードスクリューとシリンダー、ケーシングとの間に詰まりが生じて故障の原因ともなっていた。更に、分解部から残渣を排出しているが、このように残渣排出機構を設けても、シリンダーの内壁には、残渣が薄く残るばかりでなく、その部分がコークス化してしまうので詰まり易くなり、定期的なメンテナンスが必要であった。更に、また、プラスチックガスを分解するために触媒を備えた触媒筒が必要となり、この触媒は一定期間使用後に交換しなければならず、装置の価格上昇の原因となっていた。
 本発明のプラスチックの油化装置は、プラスチックを加熱溶融して熱分解したプラスチックのガスを蒸発させ、このガスを冷却して液化するようにしたプラスチックの油化装置において、プラスチックを溶融してゲル状として押出すための押出機と、この押出機から押出されたゲル状プラスチックを所定温度で所定時間滞留せしめるためのバッファタンクと、このバッファタンクからの溶融プラスチックを貯溜して液面からプラスチックのガスを蒸発せしめる温度コントロールされた蒸発面積の大きい蒸発釜とからなる。
 また、前記液面の温度が400~410℃にコントロールされることが好ましい。
 また、前記バッファタンクは、段差を設けて設置された、縦型の2つの円筒体からなり、前記蒸発釜は、横型の円筒体からなり、前記バッファタンクおよび蒸発釜は、それらの外周面を被覆した面状発熱体により加熱されることが好ましい。更に、前記バッファタンクおよび蒸発釜の一端には開閉自在のメンテナンス口がそれぞれ設けられていることが好ましい。更に、また、前記蒸発釜内の溶融プラスチックの液面を円筒体の鉛直方向における直径中心位置になるようにプラスチックの送り量をコントロールするようにすることが好ましい。更にまた、前記溶融プラスチックの液面が、円筒体の直径中心位置より上昇したときは、蒸発釜の外周面を被覆した面状発熱体のワット密度を増大し、それより下降したときには、面状発熱体のワット密度を減少させるようにすることが好ましい。更に、また、前記ワット密度は0.6w/cm2~1.4w/cm2の範囲にコントロールされることが好ましい。更に、また、前記油化装置は、蒸発窯で発生したプラスチックのガスを液化するためのコンデンサを有し、このコンデンサは、所定量の炭化水素油を貯蔵するようになっていることが好ましい。更に、また、前記油化装置は、蒸発窯で発生したプラスチックのガスを液化するためのコンデンサを有し、このコンデンサは塩化ビニールの処理後の塩素を中和する中和剤を貯溜するようになっていることが好ましい。
 本発明においては、押出機により短時間で多量のプラスチックをゲル状とすることができ、温度コントロールされたバッファタンクを使用してゲル状のプラスチックを一定時間加熱滞溜させれば、炭化させることなく溶融プラスチックにすることができ、しかも蒸発面積の広い蒸発釜を使用すれば、熱分解したプラスチックガスを効率よく蒸発させることができる。更に、溶融プラスチックの液面を400~410℃に設定すれば、PP・PEから炭化させることなく、A重油、灯油相当の炭化水素油を効率よく採集できる。
 前記バッファタンクを縦型に2個設け、それらを段差を設けて設置すれば、送りスクリューを設けることなく自然に送り込みができ、面状発熱体による加熱により炭化させることなくプラスチックを溶融でき、更に、蒸発釜を横型に配置された円筒体で構成すれば、蒸発面積を広くとることができ、面状発熱体で適切な温度に周囲から加熱すれば、自然の対流が生じ特に撹拌手段を設ける必要もなくなる。
 更に、また、バッファタンクおよび蒸発釜にメンテナンス口を設ければ、残渣タンクを特別に設ける必要もなく、蒸発釜内のプラスチック液面を円筒体の直径方向中心位置に設定すれば、蒸発面積が大きくなる。また、溶融プラスチックの液面の変動に合わせてヒータのパワーを0.6w/cm2~1.4w/cm2にコントロールすれば、溶解プラスチックの液面を400~410℃に保持できて、一定の高さに液面を保つことができる。前記コンデンサ内に、軽油、重油あるいは、採集された混合炭化水素油を所定量貯溜すれば、PET処理後のテレフタル酸を凝縮して除去できる。また、カセイソーダ水等の中和剤を貯溜しておけば、塩化ビニール処理後の塩素を除去できる。
本発明のプラスチックの油化装置の斜視図である。 本発明のプラスチックの油化装置の概略構成図である。 PET処理用のコンデンサの概略構成図である。 塩化ビニール処理用のコンデンサの概略構成図である。 PETと塩化ビニールの両者を処理できるコンデンサの概略構成図である。
 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
 図1及び2について、本発明のプラスチックを油化するための油化装置Mは、廃棄されたプラスチック片を摩擦熱によりゲル状とする押出機1を備えている。この押出機1はその中にリードスクリューを備えた通常の押出装置でよい。この押出機1には、ゲル状のプラスチックを加熱保持して自動的に移送せしめるための段差を設けて配置した第1バッファタンク2とこの第1バッファタンク2の下流側に配置された第2バッファタンク3とが接続される。前記第2バッファタンク3からの溶融プラスチックは、前記押出機1と並列に配置され溶融プラスチックを熱分解しつつガス化するための蒸発釜4に流入する。この蒸発釜4の上方には、蒸発管5を介して接続されたコンデンサ6が配置され、このコンデンサ6によって冷却されたプラスチックのガスは液化して油タンクに貯溜される。
 前記押出機1と蒸発釜4とは並列に配置され、前記第1、第2バッファタンク2、3を結ぶ線と前記押出機1と蒸発釜4とを結ぶ線とは直交しており、油化装置Mは、全体としてコ字状に配置されコンパクトな構成となっている。
 前記押出機1は、ホッパー10を備え、このホッパー10から廃棄プラスチックの細片11がモータ12によって回転するリードスクリュー13とシリンダー状のケーシング14間に送られ、プラスチックの細片は摩擦熱と図示しないヒータにより加えられるヒータ熱とによってゲル状となり、排出管15から排出される。前記第1バッファタンク2は、縦型に配置された円筒体2aからなり、この円筒体2aの周壁は面状発熱体16(図1)によって加熱され、ゲル状プラスチックは390~405℃に加熱され、円筒体2aの上端には、開閉自在のメンテナンス口17が形成されるとともに円筒体2aの上部周壁から押出機1側に流入管18が伸び、前記押出機1の排出管15と流入管18は、ジョイント19で接続されている。また、円筒体2aの下端近傍周壁から前記流入管18と直交する方向に流出管20が第2バッファタンク3側に伸びている。
 前記第2バッファタンク3は、第1バッファタンク2より低い位置に配置されるとともに縦型に配置された円筒体3aからなり、この円筒体3aの上部周壁から延びる流入管21がジョイント22を介して第1バッファタンクの流出管20に接続されている。前記円筒体3aは第1バッファタンク2の円筒体2aよりやや長く形成され、その周壁は面状発熱体23で被覆され、これにより内部の溶融プラスチックは400~415℃に加熱されるとともにその上端には、開閉自在のメンテナンス口24が形成されている。前記円筒体3aの蒸発釜4に対向した周壁上部からは、円筒体3aの上部に滞溜するプラスチックガスを蒸発釜4の蒸発空間S(図2)に供給するためのガス流出管25が伸びており、このガス流出管25はジョイント26を介して蒸発釜4の端壁4aの蒸発空間Sに対応する位置から伸びるガス流入管27に接続されている。すなわち、前記プラスチックは、第1バッファタンク2、第2バッファタンク3を通じて徐々に加熱されるが、第2バッファタンク3は、蒸発したプラスチックガスを蒸発釜4に送るようにして蒸発釜4の補助的役割を果たしている。このように2つのバッファタンク2、3を設け、徐々に溶融プラスチックの温度を上昇せしめて、最終的に蒸発釜4に送るようにすれば、蒸発釜4内に送られる溶融プラスチックの温度変動が少なくなり、蒸発釜内での温度コントロールが正確になる。前記円筒体3aの周壁下部からは、溶融プラスチックを蒸発釜4内に送り込むためのプラスチック流出管28が伸びており、このプラスチック流出管28はジョイント29を介して蒸発釜4の端壁4aの下部から伸びるプラスチック流入管30に接続されている。
 前記蒸発釜4は、横型に配置された円筒体4aからなり、この円筒体4aの周囲はセラミックヒータのような面状発熱体31で被覆され、その右端面には、メンテナンス口32が開閉自在に設けられ、円筒体4aの上部中央には、蒸発管5のガイド管5aが上方に伸びて、このガイド管5aはジョイント33を介して蒸発管5に接続されている。また、円筒体34の適宜位置には、円筒体4a内の溶融プラスチックの液面L・Sを検出するための液面計34が設けられている(図2)。
 更に装置の操作終了時には、蒸発釜内の溶融プラスチックの殆どが蒸発するので、そのための液面計35を低い位置に設けて液面をコントロールする。
 なお、前記第1、第2バッファタンク2、3の円筒体2a、3aの溶融プラスチックが貯溜される高さより低い位置の内壁には温度計t1,t2が、蒸発釜4の底壁適宜位置には、2つの温度計t3,t4が設置されている。また、前記液面計34、35、各温度計t1,t2, t3,t4、各面状発熱体16、23、31及び押出機1のモータ12はコントローラCに接続されている(図2)。
 次に油化装置の操作方法について説明する。特に、汎用プラスチックの内、ポリエチレン(PE)の油化が難しいので、ポリエチレンの場合について説明するが、ポリプロピレン(PP)にも適用可能である。溶融プラスチックの熱分解の過程において、均一な加熱と温度コントロールが重要である。特に、本装置の第1、第2バッファタンク2、3及び蒸発釜4には、撹拌機を使用していないので、均一加熱のためには、面状発熱体を使用して周囲から均一に加熱することと熱伝導の関係から加熱されるプラスチックの量が制限され、特に加熱温度が430~440℃以上となると、バッファタンク、及び蒸発釜4の内壁に接触している溶融プラスチックは炭化したりして内壁に付着して熱伝導が悪化し、時には吹き上げたりして事故の原因となるので正確な温度コントロールが重要である。
 前記蒸発釜4の液面(L・S)位置は、蒸発面積が最大である沿直方向における円筒体4aの直径中心位置(高さ位置)が好ましく、液面温度とガス化との関係は以下に示す通りである。なお、ここで言うパーセント(%)とは、一定時間(例えば1時間)におけるガス化の速度を示したものであり、423℃のガス化速度を100%したときの速度の割合を示している。
   液面温度とガス化との関係(PE・PP)

    液面温度     ガス化との関係
    380℃     ガス化なし
    385℃     20%がガス化
    390℃     40%がガス化
    395℃     45%がガス化
    400℃     50%がガス化(軽質油C10~C20が多い)
    405℃     60%がガス化(中間油C15~C25が多い)
    410℃     80%がガス化(中間油C15~C35が多い)
    415℃     90%がガス化(重質油C40~C50が多い)
    420℃     97%がガス化(重質油C40~C50が多い)
    425℃     一部はガス化するが大半はガス化しないで炭化
    430℃     殆んど炭化
    440℃     完全炭化
 すなわち、ここでガス化速度は50%以上80%以下であれば、余分な処理時間を要しないし、炭化も防止できるので、液面の温度は400~410℃に維持されることが好ましく、これ以下(400℃)だとガソリン相当の軽質油が多くなり、燃料としては取り扱いにくくなるし、これ(410℃)以上だと、重質油が多くなり、燃料としては取り扱いにくいものとなる。この間だと、灯油、A重油相当の炭化水素油が多く採集でき利用価値が高い油が得られる。前記円筒体4aの内壁に近接している溶融プラスチックの温度は415~430℃に設置され、円筒体4aの外周面に設けられる面状ヒータ31は、420~435℃に設置される。
 前記蒸発釜4の加熱は、その外周面を加熱することによって行われ、このように周囲加熱は、内部にヒータを設置するよりも構造が簡単で、蒸発釜内部のメンテナンスも楽となり好ましいが、均一加熱には円筒体4aの直径の大きさに制約があり、加熱効率上35~45cm特に40cm近傍が好ましい。
 押出機1の380℃のゲル状プラスチックは、排出管15と流入管18を通って、第1バッファタンク2内に落下され、その底部から所定高さ位置にある流出管20より液面が上昇すればその上昇分は、流出管20と第2バッファタンク3の上部にある流入管21を通って第2バッファタンク3内に落下し、その液面は、蒸発釜4の液面L・Sと同一高さ位置となるように溶融プラスチックが流出管28及び流入管30を通って流通する。なお、第2バッファタンク3内では、その一部が気化するので、その気化ガスはタンク上部に設けたガス流出管25、ガス流入管27を通って蒸発釜4内の蒸発空間Sに流入する。前記コントローラCは、蒸発釜4内の液面L・Sが、円筒体の中心高さ位置になるように、押出機1の押出量をモータ12の回転をコントロールすることと面状ヒータ31のワット密度とのコントロールによって調整される。
 前記各バッファタンク2、3及び蒸発釜には撹拌機を要しないし、プラスチックの流量を調整するバルブも設けられていないので、押出機1の押出量、各バッファタンク2、3および蒸発釜4の加熱温度、それらの直径と長さによって、蒸発釜4の液面L・Sの高さ位置がコントロールされる。なお、前記液面L・Sが所定位置より上昇した場合には、サイリスタにより電圧Vを自動的に調整し、ヒータのワット密度を増やして蒸発速度を速め、逆に下降した場合には、そのワット密度を減少させて蒸発速度を遅くし所定位置に液面を短時間で戻すようにコントロールされる。
 なお、プラスチックの液面を400℃~410℃にコントロールするための面状ヒータ31のワット密度は0.6w/cm2~1.4w/cm2であり、蒸発窯4の直径が40~50cmの範囲であれば、上記範囲でコントロール可能である。
 次に、蒸発窯4で発生したプラスチックのガスを液化して炭化水素油とするためのコンデンサ6の構造について説明する。
 PP、PEの油化処理時に、時としてPETや塩化ビニールが少量ではあるが、混入する場合があるが、PET20%以下混入の場合には、図3に示すように、コンデンサ6の本体50内に軽油、灯油、あるいは採集された混合油等の炭化水素油51を所定量貯溜した中に蒸発管5を導入するようにすればよい。すなわち、PET処理時に分解して生じたテレフタル酸は炭化水素油51内で凝縮するので、オーバーフロー管52から採集油を採集すれば、本体50の底にテレフタル酸の残渣Paが貯まるので、ドレン管53からその残渣を除去すればよい。なお、前記本体50は、冷却水のような冷媒で冷却される。
 図4は、塩化ビニール処理時に発生する塩素(Cl)を中和除去するためのコンデンサ60を示している。冷媒で冷却されるようになっている本体61内には、中和剤62が収納されており、この中和剤としては、水酸化ナトリウム水(NaOH)または水酸化カリウム水(KOH)が挙げられ、これら中和剤の液面上に採集された混合油が位置し、その混合油が一定量以上になると、オーバーフロー管63を通って外部に排出される。前記中和剤内には、蒸発窯から傾斜して伸びる蒸発管5aが伸ばされて採集油のガスが供給される。前記ガス内の塩素は中和剤内で塩酸(HCl)となり、中和される。なお、蒸発管5aが下方に傾斜していると、その中に水滴が滞在することが有効に防止される。なお、本体61の下部にはドレン口64が形成されている。
 また、PEと塩化ビニールの両方が含まれる廃プラスティックを処理するためのコンデンサ70が図5に示されている。コンデンサ70は、本体71を有し、この本体71内の下部には前述の中和剤73が、その上に前述の炭化水素油72が収納され、この炭化水素油72によって、テレフタル酸の残渣Paが凝縮除去され、塩化ビニール中の塩素(Cl)は、沈下して中和剤によって中和される。なお、採集された混合油はオーバーフロー管74の上端からオーバーフローして外部に取り出され、前記蒸発管5aの下端は炭化水素油中に開放され、本体の下端にはドレン口75が形成されている。
 具体的には、1時間に10kgのポリエチレンを油化するために最適寸法は以下の通りである。
 1.押出機のシリンダー
     1000L×250φ
 2.流入管・流出管15、18
     25A(外径34mm、厚さ3.2mm)

 3.第1バッファタンク
     150A(外径165.2mm、厚さ5mm)×300L
 4.流出管・流入管20、21
     32A(外径42.7mm、厚さ3.5mm)
 5.第2バッファタンク
     150A×400L
 6.ガス流出管・ガス流入管25、27
     10A(外径17.3mm、厚さ2.3mm)
 7.流出管、流入管28、30
     40A(外径48.6mm、厚さ3.5mm)
 8.蒸発釜4
     1000L×400φ
 なお、本装置には、特に残渣を貯溜する残渣タンクを特に設けていないので装置を一定期間作動した後に、各部品に取付けられているメンテナンス口17、24、32を開放して残渣を除去する。
 廃プラスチックのうち、PP及びPEからA重油相当の炭化水素油を主成分とする混合油を効率よく採集でき、廃プラスチックの利用分野に広く応用される。
 1…押出機
 2…第1バッファタンク
 3…第2バッファタンク
 4…蒸発釜
 5…蒸発管
 6…コンデンサ
 7…油タンク

Claims (9)

  1.  プラスチックを加熱溶融して熱分解したプラスチックのガスを蒸発させ、このガスを冷却して液化するようにしたプラスチックの油化装置において、プラスチックを溶融してゲル状として押出すための押出機と、この押出機から押出されたゲル状プラスチックを所定温度で所定時間滞留せしめるためのバッファタンクと、このバッファタンクからの溶融プラスチックを貯溜して液面からプラスチックのガスを蒸発せしめる温度コントロールされた蒸発面積の大きい蒸発釜とからなるプラスチックの油化装置。
  2.  前記液面の温度が400~410℃にコントロールされた請求項1記載のプラスチックの油化装置。
  3.  前記バッファタンクは、段差を設けて設置された、縦型の2つの円筒体からなり、前記蒸発釜は、横型の円筒体からなり、前記バッファタンクおよび蒸発釜は、それらの外周面を被覆した面状発熱体により加熱された請求項1に記載のプラスチックの油化装置。
  4.  前記バッファタンクおよび蒸発釜の一端には開閉自在のメンテナンス口がそれぞれ設けられている請求項1又は2に記載のプラスチックの油化装置。
  5.  前記蒸発釜内の溶融プラスチックの液面を鉛直方向における円筒体の直径中心位置になるようにプラスチックの送り量をコントロールするようにした請求項1~3のいずれかに記載のプラスチックの油化装置。
  6.  前記溶融プラスチックの液面が、円筒体の鉛直方向における直径中心位置より上昇したときには、蒸発釜の外周面を被覆した面状発熱体のワット密度を増大し、それより下降したときには、面状発熱体のワット密度を減少させるようにした請求項5記載のプラスチックの油化装置。
  7.  前記ワット密度は0.6w/cm2~1.4w/cm2の範囲にコントロールされる請求項6記載のプラスチックの油化装置。
  8.  前記油化装置は、蒸発窯で発生したプラスチックのガスを液化するためのコンデンサを有し、このコンデンサは、所定量の炭化水素油を貯蔵するようになっている請求項1記載のプラスチックの油化装置。
  9.  前記油化装置は、蒸発窯で発生したプラスチックのガスを液化するためのコンデンサを有し、このコンデンサは塩化ビニールの処理後の塩素を中和する中和剤を貯溜するようになっている請求項1記載のプラスチックの油化装置。
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