JP2992486B2 - 廃棄プラスチックの分解装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄プラスチック
の処理技術に関し、特にポリ塩化ビニルやＡＢＳ樹脂あ
るいはポリアクリロニトリルなどのように加熱により塩
化水素やシアンを放出するプラスチックが混ざっている
混合廃棄プラスチックの油化やガス化を脱塩化水素など
の予備処理に連続して行なえる処理技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃棄プラスチックには、ポリエチレンや
ポリスチレンに代表される、油化やガス化が可能なも
の、つまり加熱により溶融して液相ポリマー化し、この
液相ポリマーの状態で分解して燃料油や燃料ガスなどと
することが可能なものと、ポリ塩化ビニルやポリエチレ
ンテレフタレートに代表される、油化やガス化の不能な
もの、つまり加熱しても液化せずに脱塩化水素反応など
を生じるものとがあるが、前者の占める割合が格段に大
きい。それ故、廃棄プラスチックを妥当なコストで油化
乃至ガス化して燃料油や燃料ガスなどのかたちで回収・
再資源化することは廃棄プラスチックの処理方法として
最も望ましいと言える。

【０００３】しかし実際には妥当なコストにより廃棄プ
ラスチックを燃料油や燃料ガスなどとして再資源化する
技術は未だ実用化されていない。それには大別して二つ
の原因がある。その一つは油化やガス化における分解自
体に関することである。例えば分解に際して多量のカー
ボンを発生させてしまうために分解の制御、特に分解温
度の制御を効果的に行なうことができなくなり、望まし
い組成の回収物を効率的に生成させることができないな
どの理由から妥当なコストで分解処理を行なえないとい
うことである。

【０００４】他の一つは、ポリ塩化ビニルなどが混ざっ
ている混合廃棄プラスチックを処理しようとする場合の
問題である。すなわち例えばポリ塩化ビニルは加熱によ
り塩化水素を放出するので、この塩化水素がプラスチッ
クの溶解・分解で発生する生成物に付加してしまうと、
その分離が困難であるし、また生成物を冷却して得られ
る最終的な再資源化回収物に塩化水素が含まれることに
なると回収物の有用性が大幅に低下するなどの問題があ
り、また塩化水素により油化装置の寿命、特にその主要
な要素であり、装置全体のコストに大きな割合を占める
反応器の寿命が極端に短くなり、分解処理のコストを大
幅にアップさせてしまうという問題もある。それ故、混
合廃棄プラスチックの場合には油化処理やガス化処理に
先立って脱塩化水素などの予備処理を施す必要がある。
そしてこの予備処理を如何に効率的に行なうか、また脱
塩化水素などを経たポリ塩化ビニルなどの処理を如何に
するかということが分解処理全体のコストに無視できな
い影響をおよぼす。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであり、混合廃棄プラス
チックの分解処理を脱塩化水素などの予備処理に連続し
て行なえるようにした分解装置の提供を目的とし、特に
分解処理に先立つ予備処理を効率的に行なえ、しかも分
解反応に悪影響をおよぼすようなカーボンの発生も有効
に防止できる分解装置の提供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を実現
するための本発明による分解装置は、予備処理セクショ
ンと分解セクションとを備えている。これら両セクショ
ンは、何れも、外周に搬送羽根が設けられ且つ回転可能
とされた内筒と、この内筒の外周との間で反応室を形成
する外筒とを備えてなっている。そして予備処理セクシ
ョンでは、その反応室に供給された廃棄プラスチック
が、内筒の回転により反応室内で一方側から他方側に向
けて搬送されつつ、内筒の内側を加熱道として反応室に
供給される加熱エネルギーで、溶融性プラスチックにつ
いては溶融して液化し、また非溶融性プラスチックにつ
いては脱塩化水素反応などを生じ、一方、分解セクショ
ンでは、予備処理セクションで生成した液相ポリマーを
連続的にその反応室に受け入れ、この液相ポリマーが内
筒の回転により反応室内で一方側から他方側に向けて搬
送されつつ、内筒の内側を加熱道として反応室に供給さ
れる加熱エネルギーで燃料油や燃料ガスなどに分解す
る。

【０００７】このような本発明による分解装置の特徴の
一つは、例えばポリ塩化ビニルやポリアクリロニトリル
などのような非溶融性のプラスチックが混ざっている混
合廃棄プラスチックの分解処理を脱塩化水素などの予備
処理に連続して行なえるということであり、特に内筒に
搬送羽根を設けたスクリューコンベア構造で予備処理を
行なう点に特徴がある。すなわちスクリューコンベア構
造としたことにより、非溶融性プラスチックに脱塩化水
素反応などを行なわせながら溶融性プラスチックの液相
ポリマー化を進めることができる。また同時に液相ポリ
マーと非溶融性プラスチックとの分離を効率的に行なう
ことができる。そして液相ポリマーは分解セクションに
連続的に供給する一方で、非溶融性プラスチックは予備
処理セクションの一端側から例えば固形燃料化して回収
することができる。

【０００８】また本発明による処理装置の他の特徴は、
予備処理セクションから供給される液相ポリマーを同じ
くスクリューコンベア構造である分解セクションで分解
させることにある。すなわち分解セクションに供給され
た液相ポリマーは、反応室の底で液深の浅い液層を形成
し、且つ内筒の回転に応じて内筒の外周面に前記液層か
ら掻き上げられることで薄膜を形成し、この薄膜状態で
加熱エネルギーを供給されて分解・気化する。つまり分
解・気化を生じようとする液相ポリマーが例えば0.5 ｍ
ｍ以下のような薄膜で加熱源と接することになり、その
全体を常に均一な温度に保つことができる。また液相ポ
リマーから生じる生成物（常温程度まで冷却することで
燃料油や燃料ガスとなる）を素早く液相ポリマーから離
脱させて生成物が過剰加熱に曝される状態をなくしてや
ることができる。つまり生成物が過剰加熱を受けること
がカーボン発生の最大の原因であるので、これを除くこ
とにより、カーボンの発生を有効に防止することができ
る。さらに分解・気化のための液相ポリマーに対する加
熱効率が格段に高くなり、分解効率を大幅に向上させる
ことができる。この結果、ポリマーの分解反応を効果的
に制御することが可能となり、望ましい組成の高品質な
燃料油や燃料ガスなどを効率的に回収することができ
る。また装置のメンテナンスについての負担を大幅に軽
減できるし、さらに反応過程の監視が実質的に不要とな
って無人化運転を可能とすることもできる。

【０００９】上記のような処理装置については、予備処
理セクションと分解セクションとがそれぞれの反応室と
加熱道を一体的に連通させた構造とすることができ、ま
た予備処理セクションの反応室と分解セクションの反応
室とが給送部を介して連通した構造とすることもでき
る。

【００１０】前者の場合には、分解セクションの内筒の
径を予備処理セクションの内筒の径より大きくするのが
好ましく、このようにすることで、流動のための傾斜が
得られ、予備処理セクションで生成する液相ポリマーの
分解セクションへの供給をスムーズに行なわせることが
できる。

【００１１】また上記のような処理装置については、予
備処理セクションに搬送方向先側で内筒及び外筒それぞ
れの太さサイズが相対的に小さい小径部を設けるように
するのがさらに好ましい。このようにすると、液相ポリ
マーとの分離がなされた非溶融性プラスチックの加熱や
圧縮の効率を高めることができ、これにより非溶融性プ
ラスチックの脱塩化水素をより高めることができると共
に、固形燃料化を効率的に進めることができる。つまり
固形燃料化する非溶融性プラスチックについては、溶融
性プラスチックと異なりカーボンの発生を避ける必要が
ないし、逆に炭化と脱塩化水素を促進させるのが固形燃
料としての品質を高めることになるので、加熱温度を高
くしまた圧縮率を高めるのが望ましい。そしてこのよう
な条件の実現を小径部が可能とする。

【００１２】さらに上記のような処理装置については、
加熱道を例えばロータリキルン的に構造とし、この加熱
道で焼却用廃棄物を焼却することで加熱エネルギーを得
るようにすることも可能である。そしてこのようにする
ことで、廃棄物の複合的なな処理を行なうことができ
る。

【００１３】

【実施の形態】以下、本発明の実施形態について説明す
る。第１の実施形態による処理装置は、予備処理セクシ
ョンと分解セクションとが一体化した構造を持つ。具体
的には図１に示すように、それぞれ外周に搬送羽根１を
有するスクリュー構造の分解セクションＳａ用の内筒２
と予備処理セクションＳｂ用の内筒３とを回転接合部４
で自由回転可能に接合することで連続した一つの筒とし
ている。そしてこの両内筒２、３を一体的な外筒５で共
通的に覆うことで、分解セクションＳａ用の反応室７と
予備処理セクションＳｂ用の反応室８を形成している。

【００１４】また内筒２の径を内筒３の径よりも大きく
すると共に、内筒３については、後述のように予備処理
のために廃棄プラスチックを搬送させる方向の先側に小
径部３ｓを設け、これらに応じて外筒５の太さサイズも
小さくしている。

【００１５】このような処理装置による廃棄プラスチッ
クの脱塩化水素処理と分解処理は以下のようにしてなさ
れる。分解セクションＳａの内筒２は、モータ９により
ギア１０と１１を介して例えば時計回りに回転させら
れ、一方予備処理セクションＳｂの内筒３は、モータ１
２によりギア１３と１４を介して反時計回りで回転させ
られている。そして外筒５に接続してあるホッパ１５か
ら投入された廃棄プラスチックは、内筒３により反応室
８の内部を矢印Ｘ方向に搬送され、その間に内筒２から
内筒３に連通する加熱道１６を通してバーナー１７で供
給される加熱エネルギーにより加熱される。この加熱に
より廃棄プラスチックに含まれる溶融性プラスチックは
溶融して液化する。

【００１６】このようにして予備処理セクションＳｂで
生成した液相ポリマーは、非溶融性プラスチックから分
離して反応室８の底に溜まりながら矢印Ｙのように流れ
て分解セクションＳａの反応室７に連続的に供給され
る。分解セクションＳａでは、液相ポリマーを矢印Ｚ方
向に搬送しながら加熱し、これにより分解・気化する。
分解セクションＳａでの液相ポリマーは、図２に見られ
るように、反応室７の底で液深の浅い液層Ｌを形成する
状態となる。この状態では内筒２の回転に応じてこれに
液相ポリマーが掻き上げられる。そのため液相ポリマー
は内筒２の外周面で薄膜Ｆを形成する。そしてこの薄膜
Ｆの状態で内筒４を介して加熱道１６の高温の熱風によ
り加熱されて分解・気化する。これにより発生する生成
物は、浅い液層Ｌを除いて、反応室７の全体に充満しつ
つ、順次生成物送出口１８から図外の冷却装置に導か
れ、そこで冷却されて燃料油や燃料ガスなどとして回収
される。液相ポリマーを油化分解とするか、あるいはガ
ス化分解とするかは、例えば触媒の種類や量などで決ま
る分解反応の条件により選択することになる。

【００１７】一方非溶融性プラスチックは、脱塩化水素
反応などを生じつつ反応室８の内部を反応室８の先端に
接続されている取出し部１９に向けて搬送される。そし
てこの間に小径部３ｓを通過し、そこにおいてより高密
度に圧縮されることにより、脱塩化水素と炭化を促進さ
せると共に固形化が進み、最終的にペレット状の固形燃
料として取出し部１９で取り出される。また脱塩化水素
反応などで発生した塩化水素ガスなどはガス排出２０か
ら図外のガス処理装置に送られる。

【００１８】なおこのような処理装置図については、外
筒５の周囲にカバー筒を付加し、このカバー筒と外筒５
との間の空隙に後述の加熱道からの高温排気を通すこと
で両反応室７、８の温度の安定化を図るようにするとさ
らに好ましい。また外筒５も回転させることができるよ
うにし、外筒５の内面に付着蓄積する残滓などを必要時
に外筒５を回転させることで清掃できるようにすること
も好ましい。さらに油化可能な廃棄プラスチックの処理
に併せて、その他の廃棄物を焼却処理し、この焼却処理
で発生する熱を加熱エネルギーとして利用できるように
するために、加熱道１６を、その内部にスクリューコン
ベアなどを設けることで、ロータリキルン構造とするこ
とも可能である。

【００１９】本発明の第２の実施形態による処理装置
は、予備処理セクションと分解セクションとが給送部を
介して接続した構造を持つ。具体的には図３に示すよう
に、縦置きにした予備処理セクションＳｂと横置きにし
た分解セクションＳａとを給送部２１で接続している。
そして予備処理セクションＳｂに接続してあるホッパ２
２から投入された廃棄プラスチックから予備処理セクシ
ョンＳｂの反応室８で生成される液相ポリマーが小径部
３ｓの入口近辺に集積して滞留し、この液相ポリマーが
給送部２１を通して分解セクションＳａの反応室に供給
される。このように給送部２１を設ける構造では、給送
部２１の途中に中間処理部を設け、この中間処理部で液
相ポリマーに対し、不純物を除くろ過や水分を除く除湿
などの処理を加え、また分解セクションＳａでの分解反
応に用いる触媒を添加する処理を行なうようにすること
ができる。その他の構造は第１の実施形態におけると基
本的に同様であるので共通部分には同一符号を付しその
説明は省略する。また図３では内筒の回転駆動系の図示
を省略してある。

【００２０】なおこの第２の実施形態による処理装置に
ついては、その予備処理セクションＳｂの向きを上下逆
にすることも可能である。この場合には、予備処理セク
ションＳｂに投入された廃棄プラスチックが下側から上
側に向けて搬送されることになる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、非
溶融性プラスチックに対しては脱塩化水素処理などの予
備処理を効率的に行なえると共に、溶融性プラスチック
に対してはカーボンの発生を有効に防止して効率的な分
解反応を行なわせることができ、ポリ塩化ビニルなどが
混ざっている混合廃棄プラスチックについて、有用な再
資源化物を効率的に回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による分解装置を簡略化して示
す一部断面の側面図。

【図２】図１中のＳＡ−ＳＡ線に沿う断面図。

【図３】第２の実施形態による分解装置を簡略化して示
す一部断面の側面図。

【符号の説明】

１ 搬送羽根 2,3 内筒 ３ｓ 小径部 ５ 外筒 7,8 反応室 １６ 加熱道 ２１ 給送部 Ｓａ 分解セクション Ｓｂ 予備処理セクション

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予備処理セクションと分解セクションと
   を備えており、これら両セクションは、何れも、外周に
   搬送羽根が設けられ且つ回転可能とされた内筒と、この
   内筒の外周との間で反応室を形成する外筒とを備え、且
   つ分解セクションの内筒の径は、予備処理セクションの
   内筒の径よりも大きくされており、予備処理セクション
   では、その反応室に供給された廃棄プラスチックが、内
   筒の回転により反応室内で一方側から他方側に向けて搬
   送されつつ、内筒の内側を加熱道として反応室に供給さ
   れる加熱エネルギーで、溶融性プラスチックについては
   減容して液化し、また非溶融性プラスチックについては
   脱塩化水素反応などを生じ、一方、分解セクションで
   は、予備処理セクションで生成した液相ポリマーを連続
   的にその反応室に受け入れ、この液相ポリマーが内筒の
   回転により反応室内で一方側から他方側に向けて搬送さ
   れつつ、内筒の内側を加熱道として反応室に供給される
   加熱エネルギーで燃料油や燃料ガスなどに分解するよう
   になっていることを特徴とする廃棄プラスチックの分解
   装置。
2. 【請求項２】 予備処理セクションと分解セクションと
   がそれぞれの反応室と加熱道を一体的に連通させている
   請求項１記載の分解装置。
3. 【請求項３】 予備処理セクションの反応室と分解セク
   ションの反応室とが供給部を介して連通している請求項
   １記載の分解装置。
4. 【請求項４】 予備処理セクションは、内筒及び外筒そ
   れぞれの太さサイズが相対的に小さくされた小径部を搬
   送方向側に有している請求項１〜請求項３のいずれか１
   項に記載の分解装置。
5. 【請求項５】 加熱道で焼却用廃棄物を焼却することで
   加熱エネルギーを得るようにした請求項１〜請求項４の
   いずれか１項に記載の分解装置。
6. 【請求項６】 予備処理セクションと分解セクションと
   を備えており、これら両セクションは、何れも、外周に
   搬送羽根が設けられ且つ回転可能とされた内筒と、この
   内筒の外周との間で反応室を形成する外筒とを有してお
   り、且つ分解セクションの内筒の径は、予備処理セクシ
   ョンの内筒の径よりも大きくされている分解装置にて用
   いる方法であって、 予備処理セクションに供給した廃棄プラスチックを、回
   転する内筒により反応 室内で一方側から他方側に向けて
   搬送しながら、内筒の内側を加熱道として反応室に供給
   される加熱エネルギーで溶融性プラスチックについては
   減容して液化し、また非溶融性プラスチックについては
   脱塩化水素反応などを生じさせることで液相ポリマーに
   変化させるとともに、 分解セクションの反応室に供給した前記液相ポリマー
   を、回転する内筒により反応室内で一方側から他方側に
   向けて搬送しながら掻き上げることで、内筒の外周面に
   液相ポリマーの薄膜を形成し、前記薄膜を形成させた液
   相ポリマーを内筒の内側を加熱道として反応室に供給さ
   れる加熱エネルギーで燃料油や燃料ガスなどに分解する
   ようにした、 廃棄プラスチックの分解方法。