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WO2008004357A1 - Equipment for converting plastics into oil - Google Patents

Equipment for converting plastics into oil Download PDF

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Publication number
WO2008004357A1
WO2008004357A1 PCT/JP2007/054062 JP2007054062W WO2008004357A1 WO 2008004357 A1 WO2008004357 A1 WO 2008004357A1 JP 2007054062 W JP2007054062 W JP 2007054062W WO 2008004357 A1 WO2008004357 A1 WO 2008004357A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water vapor
oil
plastic
reaction tank
steam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2007/054062
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kazuki Kanbara
Atsuo Fukushima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KAZUKI INDUSTRY Ltd
NIHONSEISUI ENGINEERING Co
Orient Instrument Computer Co Ltd
Original Assignee
KAZUKI INDUSTRY Ltd
NIHONSEISUI ENGINEERING Co
Orient Instrument Computer Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KAZUKI INDUSTRY Ltd, NIHONSEISUI ENGINEERING Co, Orient Instrument Computer Co Ltd filed Critical KAZUKI INDUSTRY Ltd
Publication of WO2008004357A1 publication Critical patent/WO2008004357A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/10—Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation
    • C08J11/14—Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation by treatment with steam or water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B51/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by combined direct and indirect heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING 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
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10—Production 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the present invention relates to a plastic oil making apparatus that directly decomposes plastic with superheated steam to generate oil.
  • Patent Document 1 discloses a water vapor or inert gas supply path, a waste plastic supply path, a horizontal pyrolysis furnace, a pyrolysis residue outlet, and a cooling device for converting pyrolysis gas into oil. It is characterized by comprising a combustion device that burns the pyrolysis gas and a heat recovery device that is heated by the combustion and introduces a gas or liquid into a jacket provided in the pyrolysis furnace.
  • a waste plastic thermal decomposition apparatus is disclosed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 6-298994
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems existing in the prior art, and the object of the present invention is that the reaction with superheated steam is performed under normal pressure without using a catalyst.
  • One aspect of the present invention for achieving the above object includes a reaction vessel for decomposing plastic, a heating chamber in which the reaction vessel is provided, a heating device, water vapor, A plastic oil making apparatus having a discharge part for discharging the decomposition product of plastic into the reaction tank,
  • the reaction tank has a water vapor introduction layer that covers at least a part of the reaction tank on the outside in the heating chamber
  • the plastic oil converting apparatus includes an introduction unit that introduces water vapor into the water vapor introduction layer, and the water vapor
  • the apparatus further comprises a water vapor jet nozzle for ejecting water vapor from the introduction layer into the reaction tank, and the heating device superheats the water vapor introduced into the water vapor introduction layer, and the superheated water vapor is By ejecting from the introduction layer into the reaction tank through the water vapor ejection nozzle, the plastic is decomposed in the vapor phase in the reaction tank, and the oil produced by the decomposition is introduced into the reaction tank through the water vapor ejection nozzle.
  • a plastic oil making apparatus characterized in that it is discharged to the outside of the reaction tank through the discharge part together with the jetted water vapor.
  • the target plastic is charged into the reaction tank, water vapor is introduced into the water vapor introducing layer from the water vapor supply source, and the heating device is used.
  • the water vapor introduced into the water vapor introduction layer in the heating chamber is heated and the reaction vessel is heated.
  • the water vapor introduced into the water vapor introduction layer is supplied to the water vapor introduction layer! It is overheated and ejected into the reaction tank through the water vapor ejection nozzle.
  • the plastic reacts with the superheated steam that is superheated in the steam introduction layer and jets into the reaction tank through the steam jet nozzle, and does not require the use of a catalyst at normal pressure.
  • the oil produced by the decomposition is transported by water vapor ejected into the reaction tank via the water vapor ejection nozzle, and discharged to the outside of the reaction tank via the discharge part, so that it can be safely taken out.
  • a plurality of the water vapor ejection nozzles are provided.
  • a plurality of steam jet nozzles are provided, so that a plurality of force heated steams can be brought into contact with the plastic in the reaction tank. Therefore, superheated steam and plastic react efficiently in the reaction tank, and the plastic decomposes efficiently in the steam gas phase.
  • a part or all of the inside of the reaction vessel is a plastic container, and the plastic thereof.
  • the plurality of steam jet nozzles are arranged so that superheated steam is sprayed evenly to the storage chamber.
  • the water vapor introduced into the water vapor introduction layer is superheated by the water vapor introduction layer V, and is uniformly overheated to the plastic container in the reaction tank via a plurality of water vapor ejection nozzles. Water vapor spouts out. Therefore, the superheated steam and the plastic react efficiently in the plastic container in the reaction tank, and the plastic is efficiently decomposed in the steam gas phase.
  • the weight of water vapor can be made 10 times or less the weight of the oil.
  • the apparatus further includes an inclined plate separation device into which oil discharged to the outside of the reaction tank together with water vapor is introduced, and moisture and oil are separated in the inclined plate separation device.
  • the apparatus further includes an inclined plate separation device into which oil discharged to the outside of the reaction tank together with water vapor is introduced.
  • the inclined plate separating apparatus moisture and oil are separated.
  • an upper end plate portion and a lower end plate portion in the vertical direction are respectively provided at the upper end and the lower end of the inclined plate included in the inclined plate separating apparatus.
  • the oil-containing water is rectified by the upper end plate portion and the lower end plate portion provided in the vertical direction at the upper end and the lower end of the inclined plate, respectively, and the flow of the oil-containing water is biased in the inclined plate. This prevents the oil / water separation efficiency from being lowered.
  • a dechlorination device is provided between the discharge portion and the inclined plate separator.
  • the dechlorination device is interposed between the discharge part and the inclined plate separation device, the inclined plate is removed after being dechlorinated by the dechlorination device even when the plastic containing chlorine is liquefied. Water and oil are separated in the separation device. As a result, generation of chlorine-containing harmful substances such as hydrogen chloride is prevented.
  • the plastic reacts with the superheated steam that is superheated in the steam introduction layer and jetted into the reaction tank through the steam jet nozzle, so that it is not necessary to use a catalyst under normal pressure.
  • the plastic decomposes efficiently in the vapor phase of steam.
  • the generated oil is transported by the steam ejected into the reaction tank through the steam ejection nozzle and discharged outside the reaction tank through the discharge section, so that it can be safely taken out.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a front part of a plastic oil making apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a rear part of the plastic oil making apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flow diagram including a dechlorination apparatus.
  • the plastic oil making apparatus 1 is mainly composed of a pre-stage portion mainly composed of a reaction vessel 10 and a heating chamber 12, and an inclined plate separating device 28. When It consists of the latter part.
  • the plastic oil making apparatus 1 includes a reaction vessel 10 having a rectangular parallelepiped shape (not limited to this shape) for decomposing plastic, and the reaction vessel 10 provided therein.
  • a heated heating chamber 12 is provided.
  • target plastics include PET, polyethylene, polyacrylamide, and salt gel. It is pretty easy to process two or more types at once.
  • the upper part of the reaction tank 10 faces the outside of the heating chamber 12, and the side surface and the bottom surface of the reaction tank 10 are located in the heating chamber 12.
  • the lower part of the reaction vessel 10 is supported against the bottom of the heating chamber 12.
  • the heating chamber 12 is covered with a heat insulating wall 14.
  • the reaction vessel 10 has a water vapor introduction jacket 16 (water vapor introduction layer) that covers a pair of side and bottom portions facing each other.
  • a steam introduction section 20 for introducing steam from an external boiler 18 (which is an example of a steam supply source, but is not limited to this) for supplying steam into the reaction vessel 10.
  • An external boiler 18 which is an example of a steam supply source, but is not limited to this
  • a portion of the reaction vessel 10 excluding the upper end is a plastic container 11.
  • a number of steam ejection nozzles 22 are provided so that superheated steam is evenly ejected from the inner wall force of the steam introduction jacket 16 to the plastic container 11 in the reaction tank 10. Yes.
  • the steam introduction jacket 16 can cover the entire outer surface and bottom surface of the reaction vessel 10 in the heating chamber 12 or can cover a part thereof.
  • an openable / closable inlet 24 for introducing the target plastic P such as waste plastic into the reaction tank 10, water vapor and plastic decomposition products (liquid, solid, (Or a gaseous substance) is provided with a discharge hole 26 (discharge section) for discharging from the reaction vessel 10.
  • a discharge pipe 30 is connected between the discharge hole 26 and the introduction portion of the inclined plate separator 28.
  • the plastic decomposition process by the plastic oil converting apparatus 1 can be a continuous process or an intermittent process in addition to a batch process. In the case of continuous or intermittent treatment, it is desirable to shield the air with water vapor in order to exclude air from entering the reaction tank 10 when the target plastic P is charged into the reaction tank U.
  • a panner 32 (heating device) is provided at one end of the heating chamber 12. Pana 32 is heated The water vapor introduced into the water vapor introduction jacket 16 in the chamber 12 is heated and the reaction tank 10 is heated. Heating to the reaction vessel 10 can be performed directly or indirectly through a steam introduction jacket 16.
  • the temperature of superheated steam is, for example, about 200 ° C-500 ° C for PET bottles. It is preferable to use about 2 to 5 times the weight of the plastic to be decomposed as superheated steam.
  • One or more pruners can be installed.
  • the temperature of the superheated steam sprayed into the reaction tank 10 is always controlled within a fluctuation range within 10% of the set temperature, for example.
  • the quality of the product oil can be suitably maintained.
  • Such temperature control of the superheated steam can be performed, for example, by providing a temperature sensor in the reaction tank 10 and controlling the combustion of the paran 32 by an appropriate method based on the detected temperature.
  • the target plastic P When plastic is processed in the plastic oil converting apparatus 1, the target plastic P is charged into the reaction vessel 10, steam is introduced from the boiler 18 into the steam introduction jacket 16, and the burner 32 is used. The steam introduced into the steam introduction jacket 16 in the heating chamber 12 is heated and the reaction vessel 10 is heated. Then, the water vapor introduced into the water vapor introduction jacket 16 is overheated in the water vapor introduction jacket 16 and is uniformly ejected to the plastic container 11 in the reaction tank 10 through the many water vapor ejection nozzles 22. In the reaction vessel 10 heated by the PANA 3 2, the target plastic P reacts efficiently with the superheated steam jetted into the reaction vessel 10, and efficiently decomposes in the vapor gas phase under normal pressure without the need for a catalyst. Is done.
  • the oil produced by the decomposition is transported in a state of floating in the steam or in another state by the water vapor jetted into the reaction tank 10 through the water vapor jet nozzle 22, and is sent through the discharge hole 26 to the reaction tank 10 Since it is discharged to the outside, it can be safely removed. If cracked gases and other substances are generated by the decomposition of the plastic, they can also be discharged from the discharge holes 26.
  • the water vapor and the oil in the water vapor can be discharged and transported by the pressure of water vapor jetted into the reaction tank 10 or by providing a suction fan or the like in addition to the pressure of water vapor.
  • the weight of water vapor is preferably 10 times or less the weight of oil.
  • the plastic oil making apparatus 1 of the present embodiment is provided with a dechlorination apparatus.
  • Fig. 3 is a flow diagram including the dechlorination unit. As shown in FIG. 3, in this embodiment, a dechlorination device 34 is provided between the discharge hole 26 of the reaction tank 10 and the inclined plate separation device 28.
  • the temperature of the mixture of water vapor and cracked product oil supplied to the dechlorination unit 34 is preferably 100 ° C-250 ° C.
  • a heat exchange device can be provided between the reaction vessel 10 and the dechlorination device 34 as necessary.
  • the residence time of the mixture of water vapor and cracked product oil in the dechlorination unit 34 is preferably about 0.5 seconds to 180 seconds.
  • the inclined plate separating device 28 shown in FIG. 2 is divided into two sections that are adjacent in the horizontal direction except for the lower part.
  • an oil / water receiver 38 in which the downward tip of the discharge pipe 30 is located.
  • the second section 40 is formed with a separating portion 44 in which a large number of inclined plates 42 are provided in parallel over the entire horizontal direction from the lower portion to the middle portion.
  • an upper end plate portion 46 and a lower end plate portion 48 in the vertical direction are provided, respectively.
  • a separation water outlet 50 is provided in a side wall portion below the separation portion 44 in the second section 40. Further, a separation oil outlet 54 is provided on the side wall portion of the second section where the separation oil layer 52 is formed above the separation portion 44.
  • the oil that is transported by water vapor and discharged to the outside of the reaction tank 10 through the discharge hole 26 is removed by the discharge pipe 30 through the dechlorination apparatus 3 4 (Fig. After passing through 3), it is introduced into the inclined plate separator 28, where water and oil are separated.
  • the oil-containing water is rectified by the upper end plate portion 46 and the lower end plate portion 48 provided in the vertical direction at the upper end and the lower end of the inclined plate 42, respectively. Therefore, the flow of the oil-containing water is biased at the inclined plate 42mm. This prevents the oil / water separation efficiency from being lowered.
  • the upper end plate portion 46 and the lower end plate portion 48 are provided on the inclined plate 42, but the upper end plate portion and the lower end plate portion may be omitted.
  • the residence time of the liquid cracked product oil and water in the inclined plate separator 28 can be 20 minutes to 480 minutes. Preferably 40 minutes-180 minutes.
  • the inclined plate separator 28 may be provided with a drain fan, a suction fan for introducing a mixture of water vapor and oil, and the like.
  • the dechlorination device 34 is provided between the discharge hole 26 of the reaction tank 10 and the inclined plate separation device 28, but the dechlorination device 34 is not provided.
  • the discharge hole 26 and the inclined plate separating device 28 can be directly connected to each other.
  • Recycled oil (pyrolytic oil) Unit Measurement method Kinematic viscosity (40 ° C) 2.268 mm 2 / s JIS K 2283 Kinematic viscosity (30 ° C) 2.777 mm 2 / s JIS K 2283 Pour point -7.5 ° C JIS K 2269 Flammability Point (PM method) 34.0.
  • C JIS K 2265 Residual carbon content 0.16 mass% JIS K 2270 Moisture (KP vaporization method) 0.07 mass% JIS K 2275 Ash 0.001 mass% JIS K 2272
  • Total calorific value (actual measurement) 41.93 MJ / kg JIS K 2279 Inorganic chlorine content ⁇ 7r 3 ⁇ 4 Mass ppm Silver nitrate measurement method

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Description

明 細 書
プラスチック油化装置
技術分野
[0001] 本発明は、過熱水蒸気によりプラスチックを直接分解して油分を生成するプラスチ ック油化装置に関する。
背景技術
[0002] プラスチックを工業規模で分解して油化する技術として、プラスチックを直接加熱し て溶融分解する技術や、高温水蒸気によりプラスチックを油化する装置が知られてい る。
[0003] し力しながら、プラスチックを直接熱分解する場合には、高温で処理する必要があり 、煩雑であった。また、処理中にプラスチックを再合成してしまい、所望の油化効率を 達成できないことがあった。さらに、高温水蒸気によりプラスチックを油化する装置の 多くは、触媒の使用や高温水蒸気の供給方法に問題があり、プラスチックを十分に 分解し、良質の分解油を得ることが困難なことがあった。触媒を用いる場合、例えば、 ゼォライトやセラミックスに金属触媒をコーティングして水蒸気と接触させる方法を採 用する場合には、触媒の寿命が問題となると共に、生成物の種類が多くなり、利用可 能な油分を十分に効率良く製造する上で困難があった。
[0004] また、このような従来の技術においては、油分中の揮発成分が高濃度となるため、 装置自体の気密性やその取り扱いにおいて困難を伴う部分が多く見られた。そのた め、プラスチックの分解油分を再度蒸留する必要が生じたり、装置の気密性を高めて 空気が入らないようにすることが求められ、高価な装置とならざるを得な力つた。これ らは、処理対象となるプラスチックの種類によっても変化するが、直接プラスチックを 加熱する方式が主流を占めてきたということにも起因するものと考えられる。
[0005] 特許文献 1には、水蒸気又は不活性ガスの供給路と、廃プラスチックの供給路と、 横型熱分解炉と、熱分解残渣の取り出し口と、熱分解ガスを油化させる冷却装置と、 油化されな!/ヽ熱分解ガスを燃焼させる燃焼装置と、燃焼によって加熱されて気体又 は液体を該熱分解炉に設けたジャケットに導入する熱回収装置とから成ることを特徴 とする廃プラスチックの熱分解装置が開示されて 、る。
[0006] この熱分解装置では、伝熱効果の優れた横型熱分解炉にて効率の良い熱回収を 行うため、多量の廃プラスチックを効率良く熱分解処理することができる。その結果、 ワックスや液状油を収率良ぐ且つエネルギー効率良く得ることができる。また、廃プ ラスチックを高温度水蒸気又は不活性ガスと共に熱分解するため、空気の混入が防 止され、熱分解炉内での燃焼および爆発を防止することができる。更に、熱分解炉内 の撹拌に回転翼を取り付けた回転軸を用いるため、電線等の金属が混入した自動車 のシュレッダーダスト等を投入しても、熱分解炉内で詰まってしまうことがなぐ異物が 混入しても、プラスチックを支障なく熱分解できるものとされて ヽる。
[0007] し力しながら、特許文献 1に記載されて 、る廃プラスチックの熱分解装置では、水蒸 気供給路が横型熱分解炉の基端部に設けられているので、炉内のプラスチック全般 にわたり十分に過熱された水蒸気を供給することはできない。そのため、プラスチック の熱分解により良質な油分を効率良く得ることは困難であった。
[0008] また、生成した油分と水とを分離する際に、従来より、遠心分離機、フィルタープレ ス、簡単な浮上分離槽等の装置が用いられている。しかしながら、これらの装置はい ずれも高価格であり、また、分離が不十分である等の問題があった。そのため、安価 でより高性能な油分と水の分離装置が望まれていた。
特許文献 1：特開平 6 - 298994号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 本発明は、従来技術に存した上記のような課題に鑑み行われたものであって、その 目的とするところは、過熱水蒸気との反応により、触媒を用いる必要なく常圧下でブラ スチックを効率良く分解して油分を生成し、それを安全に取り出すことができるプラス チック油化装置を提供すること、及び、生成して取り出した油分と水を効率良く分離 することができるプラスチック油化装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0010] 上記目的を達成するための本発明の 1つの様相は、プラスチックを分解させるため の反応槽と、その反応槽が内部に設けられた加熱室と、加熱装置と、水蒸気並びに プラスチックの分解物を反応槽力 排出するための排出部を備えるプラスチック油化 装置であって、
前記反応槽は、前記加熱室内における外側に、その反応槽の少なくとも一部を覆う 水蒸気導入層を有し、前記プラスチック油化装置は、前記水蒸気導入層に水蒸気を 導入する導入部と、前記水蒸気導入層から反応槽内に水蒸気を噴出するための水 蒸気噴出ノズルをさらに備え、前記加熱装置は、水蒸気導入層内に導入された水蒸 気を過熱するものであり、過熱された水蒸気が水蒸気導入層から水蒸気噴出ノズル を介し反応槽内に噴出することにより、反応槽内において水蒸気気相中でプラスチッ クが分解し、その分解により生成した油分が、水蒸気噴出ノズルを介して反応槽内に 噴出した水蒸気と共に前記排出部を介して反応槽外部に排出されることを特徴とす るプラスチック油化装置である。
[0011] 本様相のプラスチック油化装置でプラスチックを分解して油化するには、反応槽内 に対象プラスチックを装入し、水蒸気供給源から水蒸気導入層に水蒸気を導入し、 加熱装置により、加熱室内における水蒸気導入層内に導入された水蒸気を過熱する と共に反応槽を加熱する。
[0012] 水蒸気導入層に導入された水蒸気は、水蒸気導入層にお！ヽて過熱され、水蒸気 噴出ノズルを介して反応槽内に噴出する。加熱装置により加熱される反応槽内にお いて、プラスチックは、水蒸気導入層において過熱されて水蒸気噴出ノズルを介して 反応槽に噴出した過熱水蒸気と反応して、触媒を用いる必要なく常圧下で、水蒸気 気相中において効率良く分解する。分解により生成した油分は、水蒸気噴出ノズル を介して反応槽内に噴出する水蒸気により搬送され、排出部を介して反応槽外部に 排出されるので、安全に取り出すことができる。
[0013] 好ましくは、前記水蒸気噴出ノズルが複数個配設されている。
[0014] この好ま 、様相では、水蒸気噴出ノズルが複数個配設されて 、るので、反応槽 内のプラスチックに対して複数個所力 加熱水蒸気を接触させることができる。その ため、反応槽内において過熱水蒸気とプラスチックが効率良く反応し、水蒸気気相 中でそのプラスチックが効率良く分解する。
[0015] 好ましくは、反応槽内の一部又は全部がプラスチック収容部であり、そのプラスチッ ク収容部に対し満遍なく過熱水蒸気が噴出するように前記複数個の水蒸気噴出ノズ ルが配設されている。
[0016] この好ま ヽ様相では、水蒸気導入層に導入された水蒸気は、水蒸気導入層にお V、て過熱され、複数個の水蒸気噴出ノズルを介して反応槽内のプラスチック収容部 に対し満遍なく過熱水蒸気が噴出する。そのため、反応槽内のプラスチック収容部に ぉ 、て過熱水蒸気とプラスチックが効率良く反応し、水蒸気気相中でそのプラスチッ クが効率良く分解する。
[0017] 好ましくは、排出部を介して反応槽外部に排出される油分と水蒸気について、水蒸 気の重量を油分の重量の 10倍以下とすることが可能である。
[0018] 好ましくは、水蒸気と共に反応槽外部に排出される油分が導入される傾斜板分離 装置をさらに備え、その傾斜板分離装置において、水分と油分とが分離される。
[0019] この好ましい様相では、水蒸気と共に反応槽外部に排出される油分が導入される 傾斜板分離装置をさらに備える。そして、その傾斜板分離装置において、水分と油 分とが分離される。
[0020] 好ましくは、傾斜板分離装置が有する傾斜板の上端及び下端には、それぞれ垂直 方向の上端板部及び下端板部が設けられている。
[0021] この好ま 、様相では、傾斜板の上端及び下端にそれぞれ垂直方向に設けられた 上端板部及び下端板部により油分含有水が整流され、傾斜板において油分含有水 の流れに偏りが生じて油水分離効率が低下することが防がれる。
[0022] 好ましくは、排出部と傾斜板分離装置との間に脱塩素装置が設けられている。
[0023] この好ましい様相では、排出部と傾斜板分離装置の間に脱塩素装置が介在するの で、塩素を含むプラスチックを油化する場合でも、脱塩素装置により脱塩素された後 に傾斜板分離装置において水分と油分が分離される。その結果、塩化水素などの塩 素含有有害物の発生が防がれる。
発明の効果
[0024] 本発明のプラスチック油化装置によれば、プラスチックは、水蒸気導入層において 過熱されて水蒸気噴出ノズルを介して反応槽に噴出した過熱水蒸気と反応して、触 媒を用いる必要なく常圧下で、水蒸気気相中において効率良く分解する。分解によ り生成した油分は、水蒸気噴出ノズルを介して反応槽内に噴出する水蒸気により搬 送されて排出部を介し反応槽外部に排出されるので、安全に取り出すことができる。 図面の簡単な説明
[0025] [図 1]本発明の実施形態に係るプラスチック油化装置の前段部分を示す模式要部断 面図である。
[図 2]本発明の実施形態に係るプラスチック油化装置の後段部分を示す模式要部断 面図である。
[図 3]脱塩素装置を含むフロー図である。
符号の説明
1 プラスチック油化装置
10 反応槽
11 プラスチック収容部
12 加熱室
16 水蒸気導入ジャケット（水蒸気導入層）
20 水蒸気導入部
22 水蒸気噴出ノズル
26 排出孔 (排出部）
28 傾斜板分離装置
32 パーナ (加熱装置）
34 脱塩素装置
42 傾斜板
46 上端板部
48 下端板部
P 対象プラスチック（プラスチック）
発明を実施するための最良の形態
[0027] 本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
[0028] 図 1, 2に示すように、本発明の実施形態に係るプラスチック油化装置 1は、反応槽 10及び加熱室 12を主要構成とする前段部分と、傾斜板分離装置 28を主要構成と する後段部分とからなる。
[0029] 図 1に示すように、プラスチック油化装置 1は、プラスチックを分解させるための直方 体形状 (この形状に限るものではない。）の反応槽 10と、その反応槽 10が内部に設 けられた加熱室 12を備える。対象プラスチックの例としては、 PET、ポリエチレン、ポ リアクリルアマイド、塩ィ匕ビュル等を挙げることができる。 2種類以上を一度に処理す ることち可會である。
[0030] 反応槽 10の上部は加熱室 12外に臨み、反応槽 10の側面部及び底面部は加熱室 12内に位置する。反応槽 10の下部は加熱室 12の底部に対し支持されている。加熱 室 12は断熱壁 14によって覆われている。
[0031] 反応槽 10は、相対する 1対の側面部と底面部を覆う水蒸気導入ジャケット 16 (水蒸 気導入層）を有する。水蒸気導入ジャケット 16の上部には、反応槽 10内に水蒸気を 供給するための外部のボイラー 18 (水蒸気供給源の一例であり、これに限るものでは ない。）から水蒸気を導入する水蒸気導入部 20を有する。水蒸気導入部 20は 2箇所 以上とすることもできる。反応槽 10内のうち上端部を除く部分がプラスチック収容部 1 1である。水蒸気導入ジャケット 16と反応槽 10の間には、水蒸気導入ジャケット 16の 内側壁力も反応槽 10内のプラスチック収容部 11に対し満遍なく過熱水蒸気が噴出 するように多数の水蒸気噴出ノズル 22が設けられている。水蒸気導入ジャケット 16は 、加熱室 12内における反応槽 10の全外側面及び底面を覆うものとすることもでき、 一部を覆うものとすることもできる。
[0032] 反応槽 10の上部には、廃プラスチック等の対象プラスチック Pを反応槽 10内に装 入するための開閉可能な投入口 24と、水蒸気並びにプラスチックの分解物 (液体状 、固体状、又は気体状物)を反応槽 10から排出するための排出孔 26 (排出部）が設 けられている。排出孔 26と傾斜板分離装置 28の導入部との間は排出管 30により連 結されている。プラスチック油化装置 1によるプラスチックの分解処理は、バッチ処理 の他、連続処理又は断続処理とすることもできる。連続又は断続処理の場合、反応 槽 10への対象プラスチック Pの装入において空気が反応槽 10に混入することを排除 するために水蒸気による空気の遮蔽を行うことが望ま U、。
[0033] 加熱室 12の一端に、パーナ 32 (加熱装置）が設けられている。パーナ 32は、加熱 室 12内における水蒸気導入ジャケット 16に導入された水蒸気を過熱すると共に反応 槽 10を加熱する。反応槽 10に対する加熱は、直接的に又は水蒸気導入ジャケット 1 6を介して間接的に行われ得る。過熱水蒸気の温度は、例えばペットボトルを対象と した場合、 200°C— 500°C程度である。過熱水蒸気は、分解対象プラスチックの重量 の 2— 5倍程度を用いることが好ましい。パーナは 1機又は 2機以上設けることができ る。
[0034] 反応槽 10内に噴出する過熱水蒸気の温度は、例えば常に設定温度の 10%以内 の変動幅内に制御することが好ましい。これによつて生成油分の品質を好適に維持 することができる。このような過熱水蒸気の温度制御は、例えば反応槽 10内に温度 センサを設け、検出温度に基づいてパーナ 32の燃焼を適宜の方式で制御すること により行うことができる。
[0035] プラスチック油化装置 1でプラスチックを処理する場合には、反応槽 10内に対象プ ラスチック Pを装入し、ボイラー 18から水蒸気導入ジャケット 16に水蒸気を導入し、バ ーナ 32により、加熱室 12内における水蒸気導入ジャケット 16内に導入された水蒸気 を過熱すると共に反応槽 10を加熱する。すると、水蒸気導入ジャケット 16に導入され た水蒸気は、水蒸気導入ジャケット 16において過熱され、多数の水蒸気噴出ノズル 22を介して反応槽 10内のプラスチック収容部 11に対し満遍なく噴出する。パーナ 3 2により加熱される反応槽 10内において、対象プラスチック Pは反応槽 10に噴出した 過熱水蒸気と効率良く反応し、触媒を用いる必要なく常圧下で、水蒸気気相中にお いて効率良く分解される。
[0036] 分解により生成した油分は、水蒸気噴出ノズル 22を介して反応槽 10内に噴出する 水蒸気により、水蒸気中に浮遊した状態又はその他の状態で搬送され、排出孔 26を 介して反応槽 10外部に排出されるので、安全に取り出すことができる。プラスチック の分解により分解ガスやその他の物質が発生した場合は、それらも随伴して排出孔 2 6から排出され得る。水蒸気及び水蒸気中の油分等は、反応槽 10に噴出する水蒸 気の圧力により、又は水蒸気の圧力の他に吸引ファン等を設けてその圧力により排 出及び搬送することができる。排出孔 26を介して反応槽 10外部に排出される成分の うち、水蒸気の重量は、油分の重量の 10倍以下であるものとすることが好ましい。 [0037] 図 1, 2には図示していないが、本実施形態のプラスチック油化装置 1には脱塩素 装置が設けられている。図 3は脱塩素装置を含むフロー図である。図 3に示すように、 本実施形態では、反応槽 10の排出孔 26と傾斜板分離装置 28との間に脱塩素装置 34が設けられている。
[0038] 脱塩素装置 34を介在させることにより、塩ィ匕ビュルのように塩素を含むプラスチック を処理する場合でも、脱塩素装置 34により脱塩素された後に傾斜板分離装置 28〖こ おいて水分と油分が分離されるので、塩化水素などの塩素含有有害物の発生が防 がれる。
[0039] 脱塩素装置 34へ供給される水蒸気と分解生成油分等の混合物の温度は、好ましく は 100°C— 250°Cである。前記混合物を所望の温度にする上で、必要に応じ反応槽 10と脱塩素装置 34の間に熱交換装置を設けることができる。また、脱塩素装置 34内 における水蒸気と分解生成油分等の混合物の滞留時間は 0. 5秒 180秒間程度が 好ましい。
[0040] 図 2に示す傾斜板分離装置 28は、下部を除いて水平方向に隣接する二つの区画 に分かれている。第 1区画 36の上部には排出管 30の下向き先端部が位置する油水 受容器 38が設けられている。第 2区画 40には、下部から中部にかけての水平方向 全体にわたり、傾斜板 42が多数平行状に設けられた分離部 44が形成されている。 傾斜板 42の上端及び下端には、それぞれ垂直方向の上端板部 46及び下端板部 4 8が設けられている。
[0041] 第 2区画 40における分離部 44の下方の側壁部には、分離水取出口 50が設けられ ている。また、第 2区分における分離部 44の上方の分離油層 52が形成される位置の 側壁部には、分離油取出口 54が設けられている。
[0042] プラスチック油化装置 1でプラスチックを処理する際に、水蒸気により搬送されて排 出孔 26を介して反応槽 10外部に排出される油分は、排出管 30により脱塩素装置 3 4 (図 3)を経て傾斜板分離装置 28に導入され、その傾斜板分離装置 28において水 分と油分が分離される。傾斜板 42の上端及び下端にそれぞれ垂直方向に設けられ た上端板部 46及び下端板部 48により、油分含有水が整流されるので、傾斜板 42〖こ おいて油分含有水の流れに偏りが生じて油水分離効率が低下することが防がれる。 なお、本実施形態では傾斜板 42に上端板部 46と下端板部 48を設けているが、上端 板部及び下端板部を設けない構成とすることもできる。
[0043] 傾斜板分離装置 28内における液状の分解生成油と水の滞留時間は 20分— 480 分間とすることができる。好ましくは 40分— 180分間である。
[0044] なお、傾斜板分離装置 28には、ドレン抜きや、水蒸気と油分等の混合物を導入す るための吸引ファン等を設けることもできる。
[0045] また本実施形態のプラスチック油化装置 1では、反応槽 10の排出孔 26と傾斜板分 離装置 28との間に脱塩素装置 34を設けているが、脱塩素装置 34を設けずに排出 孔 26と傾斜板分離装置 28とを直結する構成とすることもできる。
実施例
[0046] 上記プラスチック油化装置 1を用いてペットボトルを油化処理して得られた固形物を 含む黒褐色生成物を、遠心分離（2000rpm X 30分間）後、濾紙（5B)を用いて減圧 濾過した濾液の分析したところ、第 1表に記載の結果が得られた。
[表 1] 第 1表
再生油 （熱分解油） 単位 測定方法 動粘度 (40°C) 2.268 mm2/s JIS K 2283 動粘度 (30°C) 2.777 mm2/s JIS K 2283 流動点 -7.5 °C JIS K 2269 引火点 (PM法) 34.0 。C JIS K 2265 残留炭素分 0.16 質量％ JIS K 2270 水分 (KP気化法) 0.07 質量％ JIS K 2275 灰分 0.001 質量％ JIS K 2272 総発熱量 （実測） 41.93 MJ/kg JIS K 2279 無機塩素分 Ί 7r ¾ 質量 ppm 硝酸銀測定法

Claims

請求の範囲
[1] プラスチックを分解させるための反応槽と、その反応槽が内部に設けられた加熱室 と、加熱装置と、水蒸気並びにプラスチックの分解物を反応槽力 排出するための排 出部を備えるプラスチック油化装置であって、
前記反応槽は、前記加熱室内における外側に、その反応槽の少なくとも一部を覆う 水蒸気導入層を有し、
前記プラスチック油化装置は、前記水蒸気導入層に水蒸気を導入する導入部と、前 記水蒸気導入層から反応槽内に水蒸気を噴出するための水蒸気噴出ノズルをさら に備え、
前記加熱装置は、水蒸気導入層内に導入された水蒸気を過熱するものであり、 過熱された水蒸気が水蒸気導入層から水蒸気噴出ノズルを介し反応槽内に噴出す ることにより、反応槽内において水蒸気気相中でプラスチックが分解し、その分解に より生成した油分が、水蒸気噴出ノズルを介して反応槽内に噴出した水蒸気と共に 前記排出部を介して反応槽外部に排出されることを特徴とするプラスチック油化装置
[2] 前記水蒸気噴出ノズルが複数個配設されている請求項 1記載のプラスチック油化 装置。
[3] 反応槽内の一部又は全部がプラスチック収容部であり、そのプラスチック収容部に 対し満遍なく過熱水蒸気が噴出するように前記複数個の水蒸気噴出ノズルが配設さ れて 、る請求項 2記載のプラスチック油化装置。
[4] 排出部を介して反応槽外部に排出される油分と水蒸気について、水蒸気の重量を 油分の重量の 10倍以下とすることが可能である請求項 1〜3のいずれか記載のブラ スチック油化装置。
[5] 水蒸気と共に反応槽外部に排出される油分が導入される傾斜板分離装置をさらに 備え、その傾斜板分離装置において、水分と油分とが分離される請求項 1〜4のいず れか記載のプラスチック油化装置。
[6] 傾斜板分離装置が有する傾斜板の上端及び下端には、それぞれ垂直方向の上端 板部及び下端板部が設けられている請求項 5記載のプラスチック油化装置。 排出部と傾斜板分離装置との間に脱塩素装置が設けられている請求項 5又は 6記 載のプラスチック油化装置。
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