廃プラスチックの分解油の回収方法および回収装置
【課題】ハロゲン系元素を含む廃プラスチックやハロゲン系難燃剤を含む廃プラスチックを熱分解する前の段階において分解液化する際に、その酸性度を抑えて中和し、これによって熱分解釜を含む分解油の回収装置の損傷を防止し、特殊な材料を用いることなくしかも回収装置を組立てることができるようにする。
【解決手段】予め溶解機１３によって半溶融状態にした廃プラスチックを溶解槽１５内に導き、ここで加温しながら攪拌することによって、ほぼ液状にする際に、添加装置２７によってカセイソーダ等のアルカリあるいは尿素と水とを添加し、これによって溶解槽１５内における溶解プラスチックの中和を図る。
【解決手段】予め溶解機１３によって半溶融状態にした廃プラスチックを溶解槽１５内に導き、ここで加温しながら攪拌することによって、ほぼ液状にする際に、添加装置２７によってカセイソーダ等のアルカリあるいは尿素と水とを添加し、これによって溶解槽１５内における溶解プラスチックの中和を図る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃プラスチックの分解油の回収方法および回収装置に係り、とくに破砕された廃プラスチックを溶解または融解した後に熱分解して分解油を回収する回収方法および回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の用途にプラスチック製品が広範に使用されている。とくにポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）はその生産量が非常に多い。またこの他にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等も広く用いられている。
【０００３】
このようなプラスチック製品の用済み後における処理には、再製品化を行なう処理がある。これは、廃プラスチックを再溶融して成形するものであって、マテリアルリサイクルと呼ばれる。次に廃プラスチックを燃料として有効利用を図るものである。この処理はサーマルリサイクルと呼ばれる。
【０００４】
これに対して、廃プラスチックを油化して重油あるいは軽油の代替燃料として用いる再利用がある。この他に、ぺットボトルに代表されるポリエチレンテレフタレートの成形品を分解し、テレフタル酸とエチレングリコールとに分解する方法がある。上述の油にして再利用する方法と化学原料として再利用する方法は、ケミカルリサイクルと呼ばれる。
【０００５】
本願発明は、廃プラスチックを熱分解して分解油を回収する方法に関する。本願発明は、とくに塩素を含むＰＶＣ等のハロゲン系廃プラスチックや、ハロゲン系難燃剤を含み、分解したときに強度の酸性を示す廃プラスチックの処理に利用して好適な方法および装置に関する。
【０００６】
廃プラスチックを処理するに際して、とくに熱分解によって分解油を回収する場合に、溶解して液化された廃プラスチックは、酸性を示す。従って、このような酸性の分解油をさらに熱分解して油分を回収する場合には、溶解油の酸性の性質によって装置が腐食したり損傷されたりする。従ってこのことから、装置寿命が短くなり、あるいはまた装置に用いる材料が限定される問題がある。
【０００７】
とくに塩素を含むポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のハロゲン系廃プラスチックやテトラブロモビスフェノールＡ（ＴＢＢＡ）や、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）等の臭素系難燃剤が添加された廃プラスチックを再利用、とくにケミカルリサイクルまたはマテリアルリサイクルする場合には、加熱工程が必須になる。ところがこの加熱工程における加熱によってプラスチックそのものに含まれている塩素や添加される難燃剤に含まれる臭素等のハロゲン元素によって、塩化水素（ＨＣｌ）、臭化水素（ＨＢｒ）等の腐蝕性と化学反応性の強いガスが発生するために、マテリアルリサイクルが困難になっている。そのために、このようなハロゲン系のガスを発生する廃プラスチックについては、一部、油化によって液体燃料を回収するか、固体燃料等に利用するもの以外は、大部分が焼却や埋立て処分に付されている。
【０００８】
廃プラスチックの油化に関わるハロゲンの処理方法としては、溶剤を用いてハロゲンを除去する方法（特開２００６−２２５４０９号）、プラスチックと難燃剤の分解温度の差を利用してハロゲンを除去する方法（特開２００２−２２６６２５号）、油化後にハロゲン化した有機物から触媒を用いてハロゲンを除去する方法（特開２０００−１１７７３７号）等が提案されている。しかるに、熱分解過程でハロゲンを無害化し、とくにオイルとして回収する回収装置の腐蝕防止のための、酸性ハロゲン化合物の抑制に有効な処理方法が提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２２５４０９
【特許文献２】特開２００２−２２６６２５
【特許文献３】特開２０００−１１７７３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願発明の課題は、廃プラスチックを溶解または融解した後に熱分解して分解油を回収する際における酸性の分解油による装置の腐蝕等の悪影響を回避するようにした分解油の回収方法および回収装置を提供することである。
【００１１】
本願発明の別の課題は、ハロゲン系プラスチックあるいはハロゲン系難燃剤を含む廃プラスチックを油化するときに発生する塩化水素、臭化水素等の腐蝕性および化学反応性の強いガスを効果的に無害化し、装置に対する悪影響をなくすようにした分解油の回収装置および回収方法を提供することである。
【００１２】
本願発明のさらに別の課題は、廃プラスチックの分解油化装置の分解槽中の気相部および液化部の何れにおいても、ハロゲンを無害化する方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願の主要な発明は、破砕された廃プラスチックを溶解または融解した後に熱分解して分解油を回収する方法において、
分解液化の際に廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加することを特徴とする廃プラスチックの分解油の回収方法に関するものである。
【００１５】
ここで、廃プラスチックがハロゲン系であるかまたはハロゲン系の難燃剤を含んでよい。また前記アルカリが水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）の何れかであってよい。また前記尿素が炭酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＣＯ３）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）であってよい。また添加されるアルカリまたは／および尿素を水溶液として添加するとともに、アルカリまたは尿素水溶液の濃度は、廃プラスチックを中和する化学量の１．０〜１０倍の濃度量であってよい。また添加される水の量は、投入される廃プラスチックに対して１〜５０重量％の範囲内であってよい。
【００１６】
分解油の回収装置に関する主要な発明は、破砕された廃プラスチックを分解して分解油を回収する回収装置において、
破砕した廃プラスチックを供給する供給手段と、
前記供給手段によって供給された廃プラスチックを溶解または融解する液化装置と、
前記液化装置で液化された廃プラスチックをさらに熱分解する熱分解装置と、
前記熱分解装置で熱分解されたガスを冷却して油分を生成する油分生成装置と、
を有し、前記廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加する添加装置を具備することを特徴とする廃プラスチックの分解油の回収装置に関するものである。
【００１７】
ここで、前記添加装置が前記分解装置を構成する破砕機、ホッパ、溶解槽、または分解釜に取付けられてよい。
【発明の効果】
【００１８】
本願の主要な発明は、破砕された廃プラスチックを溶解または融解した後に熱分解して分解油を回収する方法において、分解液化の際に廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加するようにしたものである。
【００１９】
従ってこのような廃プラスチックの分解油の回収方法によると、分解液化の際に廃プラスチックに添加されるアルカリまたは／および尿素と水とによって、分解油の酸性度が低減され、ほぼ中和された状態になる。従って、塩化水素や臭化水素の発生を防止して無害化を図ることが可能になる。また余剰の水分は、油水分離によって油分から分離されるために、回収される油の品質を劣化させることがない。
【００２０】
油分の回収装置に関する主要な発明は、破砕された廃プラスチックを分解して分解油を回収する回収装置において、破砕した廃プラスチックを供給する供給手段と、供給手段によって供給された廃プラスチックを溶解または融解する液化装置と、分解装置で液化された廃プラスチックをさらに熱分解する熱分解装置と、熱分解装置で熱分解されたガスを冷却して油分を生成する油分生成装置と、を有し、廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加する添加装置を具備するものである。
【００２１】
従ってこのような分解油の回収装置によると、添加装置で添加されるアルカリまたは尿素と水とによって、廃プラスチックを油化する際における塩化水素や臭化水素の発生を防止することが可能になり、熱分解過程でハロゲン化を無害化し、装置の腐蝕防止と、ハロゲン化有機物の抑制が効果的に行なわれるようになる。またこのことから、とくに装置の腐蝕が防止されるために、装置として特殊な材料のものを用いることなく、これによって装置の低コスト化が図られることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】分解油の回収装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。廃プラスチックの油化は、その原料となる廃プラスチックを供給する供給工程と、供給された廃プラスチックの液化工程と、液化した廃プラスチックを熱分解する工程と、熱分解生成物であるガスを凝縮（液化）する工程とによって構成される。ここでとくに熱分解は、３００℃以上の温度で行なわれる。
【００２４】
通常の廃プラスチックは、その液化によって弱酸性を示すことが多い。また廃プラスチックがＰＶＣのようなハロゲン元素を含む場合や、ハロゲン系の難燃剤を含む場合には、廃プラスチックそれ自体あるいは難燃剤によって塩化水素や臭化水素が発生する。本発明は、それ自体の酸性あるいは塩化水素や臭化水素の発生による悪影響を防止するようにした廃プラスチックの分解油の回収方法および回収装置に関する。
【００２５】
図１は本実施の形態の廃プラスチックの回収装置の一例を示しており、この回収装置は、破砕された廃プラスチックを供給するホッパ１０を備えている。そしてこのホッパ１０の下側には横移載機１１が取付けられ、モータ１２で駆動されることによって横移載機１１がホッパ１０からの廃プラスチックを前方に供給する。そして上記横移載機１１の先端側下部には、斜行式のスクリューコンベアを備える溶解機１３が設けられる。溶解機１３はその内部のスクリューコンベアがモータ１４によって駆動される。そして溶解機１３によって送られた廃プラスチックが溶解槽１５に供給される。
【００２６】
上記溶解機１３の下端側は溶解機レベルタンク１８に接続されている。この溶解機レベルタンク１８はヒータ１９を備え、熱分解によって回収された油分を加温して溶解機１３に給油管２０を介して供給するようにしている。
【００２７】
一方溶解槽１５は、その側面と底部とにヒータ２１、２２、２３が取付けられるとともに、溶解槽１５内にはスクリーン２４が配されている。またモータ２５によって駆動されるファン２６を備えており、これによって溶解槽１５内の分解液を撹拌するようにしている。
【００２８】
溶解槽１５の上部には添加装置２７が設けられている。添加装置２７は、この溶解槽１５内にアルカリまたは／および尿素と水を添加するためのものであって、これによって熱分解釜３１の分解液のｐＨを高め、中和を行なうためのものであり、本願発明の主要な特徴を成している。
【００２９】
上記溶解槽１５の底部は送油管３０を介して熱分解釜３１に連通され、溶解液を溶解槽１５から熱分解釜３１に供給するようにしている。そして送油管３０には溶液ポンプ３２が接続され、モータ３３によって駆動されるようになっている。また送油管３０にはさらに分岐するとともに弁３５を接続した循環回路３４が設けられ、一旦液化されて送り出された溶解液を必要に応じて再び溶解槽１５に戻すようにしている。なおこのような循環は、弁３５を開いたときのみ行なわれる。
【００３０】
熱分解釜３１は液化された廃プラスチックを熱分解するためのものであって、攪拌機３６によって内部を攪拌するようにしている。攪拌機３６はモータ３７で駆動される。
【００３１】
上記熱分解釜３１に対して供給する高温ガスを生成するためにバーナー４２が設けられている。バーナー４２はその後部に接続されたバーナ用ブロア４３によって空気が供給されるようになっている。バーナ用ブロア４３はモータ４４によって駆動され、互いに並列の一対の送風管４５、４６によってバーナ４１に対して空気を供給するようにしている。ここで空気予熱器４７によって、送風管４６を通過する空気の予熱が行われるようになっている。
【００３２】
上記バーナ４２の出口側に接続された熱風送風管４８はＵ字状に屈曲して上記熱分解釜３１に接続されている。また上記バーナ４２の入口側の部分には送油管４９が接続されるとともに、この送油管４９の先端側の部分が噴射孔５０になっており、この噴射孔５０から回収したオイルを噴射し、燃焼させるようにしている。
【００３３】
上記熱分解釜３１の上部出口にはガス供給管５４が接続されている。このガス供給管５４はコンデンサ５５に接続されている。コンデンサ５５は熱分解されたガスを冷却して液化し、これによって油分を回収するためのものである。すなわちコンデンサ５５にはラジエータ５６が上下一対の冷却水配管５７、５８を介して接続されている。またラジエータ５６の前方にはファン５９が配され、モータ６０によって駆動されるようになっている。
【００３４】
次にコンデンサ５５の下部には生成油タンク６３が設けられ、この生成油タンク６３は区画壁６４によって区画され、その前方側の部分が油水分離槽６５になっている。また生成油タンク６３には送油管６６が接続されるとともに、この送油管６６にポンプ６７が接続されている。ポンプ６７を駆動すると送油管６６によって、回収された油が上記の溶解機レベルタンク１８に供給されるようになっている。
【００３５】
生成油タンク６３の底部にはさらに上述の送油管４９の基端部が接続されており、これによってこの生成油タンク６３内の回収油の一部がバーナー４２の噴射孔５０の部分に供給されて燃焼されるようになっている。また送油管４９にはフィルタ７０が接続されるとともに、このフィルタ７０よりも上側において送油管７２が切換えバルブ７３を介して分岐して接続されている。送油管７２には灯油タンク７１が接続されている。生成油タンク６３が空の場合には、上記灯油タンク７１内の灯油が切換えバルブ７３を経由して送油管４９からバーナー４２の噴射孔５０に供給されるようになっている。なお送油管４９のバーナー４２の入口側の部分にはシャットオフバルブ７４が接続されており、緊急時に上記バーナー４２に対する油あるいは灯油の供給を停止できるようになっている。
【００３６】
上記熱分解釜３１の底部には排出管７７が接続されるとともに、この排出管７７に残渣バルブ７５が取付けられており、この残渣バルブ７５の下側に残渣タンク７６が配置されている。熱分解釜３１で発生した残渣は、上記残渣バルブ７５を開くことによって、排出管７７を通して残渣タンク７６に供給される。
【００３７】
次に以上のような構成に係る廃プラスチックの分解回収装置の動作を説明する。廃プラスチックは破砕されるとともに、ホッパ１０によって順次供給される。ホッパ１０からの破砕された廃プラスチックは、横移載機１１および溶解機１３によって溶解槽１５に供給される。なお溶解機１３の底部には、溶解機レベルタンク１８によって供給されるオイルが存在しており、このために廃プラスチックは半溶融状態で溶解槽１５に供給される。そして溶解槽１５内において、ヒータ２１、２２、２３で加温されるとともに、ファン２６によって攪拌されてほぼ液状になる。
【００３８】
溶解槽１５内の溶解した廃プラスチックは、送油管３０に接続された溶液ポンプ３２で押上げられ、熱分解釜３１に至る。熱分解釜３１は、バーナー４２からの燃焼ガスで加熱されている。生成油タンク６３によって蓄えられたオイルの一部が送油管４９によってバーナー４２の噴射孔５０の部分に供給されており、ここで油が燃えてバーナー４２が火炎を発生し、高温のガスが作られる。なおこのときにバーナー用ブロア４３によって空気が供給される。空気は送風管４５によって直接、あるいは空気予熱器４７によって加熱された状態で送風管４６によってバーナー４２に供給される。一方バーナー４２内で発生した高温のガスが熱風送風管４８を通して熱分解釜３１に供給され、廃プラスチックの溶液がここで熱分解されてガスになる。
【００３９】
熱分解された油分のガスはガス供給管５４によってコンデンサ５５に送られ、このコンデンサ５５内で、ラジエータ５６内を通過する冷却水によって冷却されて液化された油分になる。この油分が生成油タンク６３内に落下し、区画壁６４の前方側の油水分離槽６５内で水分と重さによって分離され、油分のみが区画壁６４の右側の部分に導かれる。ここで生成された回収油の一部は、送油管４９を通してバーナー４２に供給され、バーナー４２の燃料として用いられる。またここで生成したオイルの他の一部は、送油管６６を通して溶解機レベルタンク１８に供給され、溶解機１３の溶解油として用いられる。
【００４０】
このような分解油の回収装置において、本願発明は溶解槽１５の上部に設けられた添加装置２７によって、酸性の廃プラスチックあるいはこの廃プラスチックに用いられるハロゲン元素、あるいは添加された難燃剤による塩化水素等のハロゲンの中和と無毒化とを達成することを大きな特徴としている。なおアルカリまたは／および尿素と水分とを添加する添加装置２７は、必ずしも溶解槽１５に取付けられる必要はなく、廃プラスチックの破砕機、ホッパ１０、あるいは熱分解釜３１に取付けられてよく、また複数個所に添加装置２７を取付けてもよい。ここで廃プラスチックの分解は、図１に示すように、バッチ式ではなく連続式で行なわれる。すなわち、廃プラスチックのホッパ１０による供給と、溶解槽１５による分解と、熱分解釜３１による熱分解とが連続的に行なわれる。なおバッチ式で行なうことも可能である。
【００４１】
とくに溶解槽１５の添加装置２７による中和の特徴は、溶解槽１５に対して水を注入することである。なお水の注入量は、投入原料の１〜５０％の範囲内である。水の注入量が１％未満だと、中和反応が円滑に進まない。一方水の注入量が５０％を超えると、過剰になりすぎて中和がうまくいかなくなるとともに、油水分離槽６５での水の回収量が増加しすぎる。図１の実施の形態の回収装置においては、原料である発泡スチロールの廃プラスチックに対して、５〜１０重量％の水を原料とともに溶解槽１５に注入している。この水が最終的に、生成油タンク６３に付設された油水分離槽６５内において油水分離され、５０〜１００ｋｇの廃プラスチックの処理を行なってオイルを回収した場合に、５〜１０ｌの水が分離される。
【００４２】
また溶解槽１５内における添加装置２７によって、アルカリ、尿素および水、またはアルカリ水溶液、尿素水溶液またはアルカリ尿素混合水溶液を廃プラスチックとともに熱分解釜３１に注入するようにしている。アルカリ水溶液および尿素水溶液の濃度は、原料に含まれるハロゲンの量に依存する。すなわち塩化ビニール樹脂から成る廃プラスチックの場合には、発生する塩化水素ＨＣｌを中和するに必要とする量を添加する。また廃プラスチックに含まれている難燃剤の場合には、難燃剤によって発生する臭化水素ＨＢｒを中和するのに要する化学量の１〜１０倍程度の量とする。塩化水素ＨＣｌや臭化水素ＨＢｒの中和反応の効率が１００％でないので、少なくとも化学量の１倍以上添加しなければならない。一方あまり多く添加すると、中和剤が無駄になり、残渣が増加するので、１０倍を超えないようにしなければならない。
【００４３】
添加装置によって添加されるアルカリとしては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）の何れかであることが好ましく、水溶性であることが好ましい。アルカリ水溶液は廃プラスチックの熱分解によって生成する塩化水素や臭化水素と反応して、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム等の無害化物質に変化する。また添加物が尿素である場合は、熱分解釜３１中で水の存在下で尿素がアンモニアに分解され、このアンモニアと塩化水素あるいは臭化水素と反応して無害化物質である塩化アンモニウムあるいは臭化アンモニウムになる。上記の反応は、アルカリと尿素混合溶液を添加した場合でも同様に起こる。尿素は、それ自体であってもよいが、さらに炭酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＣＯ３）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）であってもよい。これらの物質は、水に溶解し、熱分解によってアンモニアを発生するので、廃プラスチックの中和に利用できる。
【００４４】
上記の熱分解釜３１中でもアンモニアと塩化水素または臭化水素の中和反応は生ずる。また熱分解釜３１の気相部および凝固（液化）工程でも起こる。とくに気相部での中和反応は、熱分解釜３１の塩化水素または臭化水素による腐蝕防止に有効に作用する。
【００４５】
上述の中和を含む油分の回収処理が連続式の処理であること、水の添加を行なうこと、アルカリまたは／および尿素を添加すること、および中和反応が気相部と凝縮工程で起こることは相互に関連している。ハロゲン系プラスチックであるポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）は２００℃で分解を開始する。また添加されているハロゲン系難燃剤であって、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）は２５０℃から分解を開始し、それぞれ塩化水素や臭化水素が生成する。これら酸性ガスは消石灰等のアルカリによって中和されるが、アルカリは油に溶解せず、微粒子化が容易でないために、効率のよい中和反応は期待できない。これに対してアルカリの内の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）は、水によく溶解するために、水溶液にして熱分解釜３１に注入すると、熱分解釜３１の温度が３００℃以上のために、水が急速に沸騰し、アルカリが微粒子となって溶解槽１５中の油中に分散し、塩素ガス等との反応効率が向上する。
【００４６】
一方尿素の水溶液については、熱分解釜３１に注入すると、尿素は水との分解反応によってアンモニアを生成する。常圧における水の蒸発温度は１００℃、尿素の分解温度は１６０℃であるために、分解装置がバッチ式の場合には、尿素分解時に水は蒸発消失することにより、尿素によるアンモニア収率はやや低下する。また尿素分解温度と難燃剤の分解温度とは１００℃近い差があるために、アンモニアと臭化水素の反応はあまり期待できない。従ってアンモニアと臭化水素等の酸性ガスとの中和反応を向上するためには、熱分解釜３１に常時水と尿素とを注入しなければならない。
【００４７】
次に具体例について説明する。１００ｋｇの廃プラスチック原料中に塩化ビニル樹脂が重量比で１０％（１０ｋｇ、１０，０００ｇ）混入した場合には、熱分解釜３１では次の（化１）のように塩酸が発生する。
【００４８】
【化１】
【００４９】
塩酸１５９モルを中和するのに要するカセイソーダ（ＮａＯＨ、４１ｇ／モル）のモル数は（化２）の式のように１５９モル（６．５１９ｋｇ）で、これが化学量論数であるが、中和反応効率は１００％でないので、化学量論数以上のアルカリが必要となる。
【００５０】
【化２】
【００５１】
１０ｌの水に溶かした場合に、アルカリ（ＮａＯＨ）濃度は６５％になる。また塩酸は中和され、塩化ナトリウムになる。尿素で中和する場合には、尿素（ＮＨ２ＣＯＮＨ２）は１６０℃以上で分解し、水と反応してアンモニアが生成する。中和は、このアンモニアによってなされ、塩化アンモニウムとなる。
【００５２】
上述の反応は、アルカリ（カセイソーダ）および尿素で中和した場合であるが、臭素系難燃剤についても同様に考えることができる。
【実施例１】
【００５３】
ハロゲンを含んでいない廃発泡スチロール（ＰＳ）を処理能力１０ｋｇ／時間の図１の連続油化装置で油化すると、油の酸性度は、油中の安息香酸のためにｐＨが３．８〜４．２の弱酸性を示す。安息香酸の生成を抑制するために廃発泡スチロール５０ｋｇに対して、１％炭酸ナトリウム水溶液を２ｌ注入して油化を行なった。このときの、油の酸性度は、ｐＨで５．５となり、酸性度が著しく低下した。
【実施例２】
【００５４】
難燃剤が添加された発泡スチロールが混入した漂着フロート４０ｋｇを上述の油化装置で油化したところ、油の酸性度はｐＨが２．０で比較的強い酸性を示した。この酸性度は上述の油化装置の腐蝕の危険性があるために、溶解槽１５の添加装置２７によって炭酸ナトリウム５％水溶液を１０ｌ注入して油化したところ、油の酸性度がｐＨが４．３となり、酸性度が低下した。
【実施例３】
【００５５】
ハロゲン系難燃剤が添加された発泡スチロール（ＰＳ）とポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が混入した漂着フロート３５ｋｇを前記油化装置で油化したところ、油の酸性度はｐＨで１．３の強酸性を示した。上記の漂着フロート８０ｋｇを上記油化装置によって油化する際に、溶解槽１５の添加装置２７によって尿素０．６％、炭酸ナトリウム１．０％の水溶液５ｌを注入しながら油化を行なった。その結果、油の酸性度は４．５を示し、ほぼ中和されて酸性度が大幅に低下したことが示された。
【００５６】
以上本願発明を図示の実施の形態および実施例によって説明したが、本願発明は上記実施の形態および実施例によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本願発明は、一般の廃プラスチックや、ハロゲン系プラスチック、あるいはハロゲン系難燃剤を含む廃プラスチックから油を回収する分解油の回収方法に適用することができ、あるいはまたこのような方法を実施する分解油の回収装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０ ホッパ
１１ 横移載機
１２ モータ
１３ 溶解機
１４ モータ
１５ 溶解槽
１８ 溶解機レベルタンク
１９ ヒータ
２０ 給油管
２１〜２３ ヒータ
２４ スクリーン
２５ モータ
２６ ファン
２７ 添加装置
３０ 送油管
３１ 熱分解釜
３２ 溶液ポンプ
３３ モータ
３４ 循環回路
３５ 弁
３６ 攪拌機
３７ モータ
４２ バーナー
４３ バーナー用ブロア
４４ モータ
４５、４６ 送風管
４７ 空気予熱器
４８ 熱風送風管
４９ 送油管
５０ 噴射孔
５４ ガス供給管
５５ コンデンサ
５６ ラジエータ
５７、５８ 冷却水配管
５９ ファン
６０ モータ
６３ 生成油タンク
６４ 区画壁
６５ 油水分離槽
６６ 送油管
６７ ポンプ
７０ フィルタ
７１ 灯油タンク
７２ 送油管
７３ 切換えバルブ
７４ シャットオフバルブ
７５ 残渣バルブ
７６ 残渣タンク
７７ 排出管
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃プラスチックの分解油の回収方法および回収装置に係り、とくに破砕された廃プラスチックを溶解または融解した後に熱分解して分解油を回収する回収方法および回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の用途にプラスチック製品が広範に使用されている。とくにポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）はその生産量が非常に多い。またこの他にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等も広く用いられている。
【０００３】
このようなプラスチック製品の用済み後における処理には、再製品化を行なう処理がある。これは、廃プラスチックを再溶融して成形するものであって、マテリアルリサイクルと呼ばれる。次に廃プラスチックを燃料として有効利用を図るものである。この処理はサーマルリサイクルと呼ばれる。
【０００４】
これに対して、廃プラスチックを油化して重油あるいは軽油の代替燃料として用いる再利用がある。この他に、ぺットボトルに代表されるポリエチレンテレフタレートの成形品を分解し、テレフタル酸とエチレングリコールとに分解する方法がある。上述の油にして再利用する方法と化学原料として再利用する方法は、ケミカルリサイクルと呼ばれる。
【０００５】
本願発明は、廃プラスチックを熱分解して分解油を回収する方法に関する。本願発明は、とくに塩素を含むＰＶＣ等のハロゲン系廃プラスチックや、ハロゲン系難燃剤を含み、分解したときに強度の酸性を示す廃プラスチックの処理に利用して好適な方法および装置に関する。
【０００６】
廃プラスチックを処理するに際して、とくに熱分解によって分解油を回収する場合に、溶解して液化された廃プラスチックは、酸性を示す。従って、このような酸性の分解油をさらに熱分解して油分を回収する場合には、溶解油の酸性の性質によって装置が腐食したり損傷されたりする。従ってこのことから、装置寿命が短くなり、あるいはまた装置に用いる材料が限定される問題がある。
【０００７】
とくに塩素を含むポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のハロゲン系廃プラスチックやテトラブロモビスフェノールＡ（ＴＢＢＡ）や、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）等の臭素系難燃剤が添加された廃プラスチックを再利用、とくにケミカルリサイクルまたはマテリアルリサイクルする場合には、加熱工程が必須になる。ところがこの加熱工程における加熱によってプラスチックそのものに含まれている塩素や添加される難燃剤に含まれる臭素等のハロゲン元素によって、塩化水素（ＨＣｌ）、臭化水素（ＨＢｒ）等の腐蝕性と化学反応性の強いガスが発生するために、マテリアルリサイクルが困難になっている。そのために、このようなハロゲン系のガスを発生する廃プラスチックについては、一部、油化によって液体燃料を回収するか、固体燃料等に利用するもの以外は、大部分が焼却や埋立て処分に付されている。
【０００８】
廃プラスチックの油化に関わるハロゲンの処理方法としては、溶剤を用いてハロゲンを除去する方法（特開２００６−２２５４０９号）、プラスチックと難燃剤の分解温度の差を利用してハロゲンを除去する方法（特開２００２−２２６６２５号）、油化後にハロゲン化した有機物から触媒を用いてハロゲンを除去する方法（特開２０００−１１７７３７号）等が提案されている。しかるに、熱分解過程でハロゲンを無害化し、とくにオイルとして回収する回収装置の腐蝕防止のための、酸性ハロゲン化合物の抑制に有効な処理方法が提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２２５４０９
【特許文献２】特開２００２−２２６６２５
【特許文献３】特開２０００−１１７７３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願発明の課題は、廃プラスチックを溶解または融解した後に熱分解して分解油を回収する際における酸性の分解油による装置の腐蝕等の悪影響を回避するようにした分解油の回収方法および回収装置を提供することである。
【００１１】
本願発明の別の課題は、ハロゲン系プラスチックあるいはハロゲン系難燃剤を含む廃プラスチックを油化するときに発生する塩化水素、臭化水素等の腐蝕性および化学反応性の強いガスを効果的に無害化し、装置に対する悪影響をなくすようにした分解油の回収装置および回収方法を提供することである。
【００１２】
本願発明のさらに別の課題は、廃プラスチックの分解油化装置の分解槽中の気相部および液化部の何れにおいても、ハロゲンを無害化する方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願の主要な発明は、破砕された廃プラスチックを溶解または融解した後に熱分解して分解油を回収する方法において、
分解液化の際に廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加することを特徴とする廃プラスチックの分解油の回収方法に関するものである。
【００１５】
ここで、廃プラスチックがハロゲン系であるかまたはハロゲン系の難燃剤を含んでよい。また前記アルカリが水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）の何れかであってよい。また前記尿素が炭酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＣＯ３）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）であってよい。また添加されるアルカリまたは／および尿素を水溶液として添加するとともに、アルカリまたは尿素水溶液の濃度は、廃プラスチックを中和する化学量の１．０〜１０倍の濃度量であってよい。また添加される水の量は、投入される廃プラスチックに対して１〜５０重量％の範囲内であってよい。
【００１６】
分解油の回収装置に関する主要な発明は、破砕された廃プラスチックを分解して分解油を回収する回収装置において、
破砕した廃プラスチックを供給する供給手段と、
前記供給手段によって供給された廃プラスチックを溶解または融解する液化装置と、
前記液化装置で液化された廃プラスチックをさらに熱分解する熱分解装置と、
前記熱分解装置で熱分解されたガスを冷却して油分を生成する油分生成装置と、
を有し、前記廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加する添加装置を具備することを特徴とする廃プラスチックの分解油の回収装置に関するものである。
【００１７】
ここで、前記添加装置が前記分解装置を構成する破砕機、ホッパ、溶解槽、または分解釜に取付けられてよい。
【発明の効果】
【００１８】
本願の主要な発明は、破砕された廃プラスチックを溶解または融解した後に熱分解して分解油を回収する方法において、分解液化の際に廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加するようにしたものである。
【００１９】
従ってこのような廃プラスチックの分解油の回収方法によると、分解液化の際に廃プラスチックに添加されるアルカリまたは／および尿素と水とによって、分解油の酸性度が低減され、ほぼ中和された状態になる。従って、塩化水素や臭化水素の発生を防止して無害化を図ることが可能になる。また余剰の水分は、油水分離によって油分から分離されるために、回収される油の品質を劣化させることがない。
【００２０】
油分の回収装置に関する主要な発明は、破砕された廃プラスチックを分解して分解油を回収する回収装置において、破砕した廃プラスチックを供給する供給手段と、供給手段によって供給された廃プラスチックを溶解または融解する液化装置と、分解装置で液化された廃プラスチックをさらに熱分解する熱分解装置と、熱分解装置で熱分解されたガスを冷却して油分を生成する油分生成装置と、を有し、廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加する添加装置を具備するものである。
【００２１】
従ってこのような分解油の回収装置によると、添加装置で添加されるアルカリまたは尿素と水とによって、廃プラスチックを油化する際における塩化水素や臭化水素の発生を防止することが可能になり、熱分解過程でハロゲン化を無害化し、装置の腐蝕防止と、ハロゲン化有機物の抑制が効果的に行なわれるようになる。またこのことから、とくに装置の腐蝕が防止されるために、装置として特殊な材料のものを用いることなく、これによって装置の低コスト化が図られることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】分解油の回収装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。廃プラスチックの油化は、その原料となる廃プラスチックを供給する供給工程と、供給された廃プラスチックの液化工程と、液化した廃プラスチックを熱分解する工程と、熱分解生成物であるガスを凝縮（液化）する工程とによって構成される。ここでとくに熱分解は、３００℃以上の温度で行なわれる。
【００２４】
通常の廃プラスチックは、その液化によって弱酸性を示すことが多い。また廃プラスチックがＰＶＣのようなハロゲン元素を含む場合や、ハロゲン系の難燃剤を含む場合には、廃プラスチックそれ自体あるいは難燃剤によって塩化水素や臭化水素が発生する。本発明は、それ自体の酸性あるいは塩化水素や臭化水素の発生による悪影響を防止するようにした廃プラスチックの分解油の回収方法および回収装置に関する。
【００２５】
図１は本実施の形態の廃プラスチックの回収装置の一例を示しており、この回収装置は、破砕された廃プラスチックを供給するホッパ１０を備えている。そしてこのホッパ１０の下側には横移載機１１が取付けられ、モータ１２で駆動されることによって横移載機１１がホッパ１０からの廃プラスチックを前方に供給する。そして上記横移載機１１の先端側下部には、斜行式のスクリューコンベアを備える溶解機１３が設けられる。溶解機１３はその内部のスクリューコンベアがモータ１４によって駆動される。そして溶解機１３によって送られた廃プラスチックが溶解槽１５に供給される。
【００２６】
上記溶解機１３の下端側は溶解機レベルタンク１８に接続されている。この溶解機レベルタンク１８はヒータ１９を備え、熱分解によって回収された油分を加温して溶解機１３に給油管２０を介して供給するようにしている。
【００２７】
一方溶解槽１５は、その側面と底部とにヒータ２１、２２、２３が取付けられるとともに、溶解槽１５内にはスクリーン２４が配されている。またモータ２５によって駆動されるファン２６を備えており、これによって溶解槽１５内の分解液を撹拌するようにしている。
【００２８】
溶解槽１５の上部には添加装置２７が設けられている。添加装置２７は、この溶解槽１５内にアルカリまたは／および尿素と水を添加するためのものであって、これによって熱分解釜３１の分解液のｐＨを高め、中和を行なうためのものであり、本願発明の主要な特徴を成している。
【００２９】
上記溶解槽１５の底部は送油管３０を介して熱分解釜３１に連通され、溶解液を溶解槽１５から熱分解釜３１に供給するようにしている。そして送油管３０には溶液ポンプ３２が接続され、モータ３３によって駆動されるようになっている。また送油管３０にはさらに分岐するとともに弁３５を接続した循環回路３４が設けられ、一旦液化されて送り出された溶解液を必要に応じて再び溶解槽１５に戻すようにしている。なおこのような循環は、弁３５を開いたときのみ行なわれる。
【００３０】
熱分解釜３１は液化された廃プラスチックを熱分解するためのものであって、攪拌機３６によって内部を攪拌するようにしている。攪拌機３６はモータ３７で駆動される。
【００３１】
上記熱分解釜３１に対して供給する高温ガスを生成するためにバーナー４２が設けられている。バーナー４２はその後部に接続されたバーナ用ブロア４３によって空気が供給されるようになっている。バーナ用ブロア４３はモータ４４によって駆動され、互いに並列の一対の送風管４５、４６によってバーナ４１に対して空気を供給するようにしている。ここで空気予熱器４７によって、送風管４６を通過する空気の予熱が行われるようになっている。
【００３２】
上記バーナ４２の出口側に接続された熱風送風管４８はＵ字状に屈曲して上記熱分解釜３１に接続されている。また上記バーナ４２の入口側の部分には送油管４９が接続されるとともに、この送油管４９の先端側の部分が噴射孔５０になっており、この噴射孔５０から回収したオイルを噴射し、燃焼させるようにしている。
【００３３】
上記熱分解釜３１の上部出口にはガス供給管５４が接続されている。このガス供給管５４はコンデンサ５５に接続されている。コンデンサ５５は熱分解されたガスを冷却して液化し、これによって油分を回収するためのものである。すなわちコンデンサ５５にはラジエータ５６が上下一対の冷却水配管５７、５８を介して接続されている。またラジエータ５６の前方にはファン５９が配され、モータ６０によって駆動されるようになっている。
【００３４】
次にコンデンサ５５の下部には生成油タンク６３が設けられ、この生成油タンク６３は区画壁６４によって区画され、その前方側の部分が油水分離槽６５になっている。また生成油タンク６３には送油管６６が接続されるとともに、この送油管６６にポンプ６７が接続されている。ポンプ６７を駆動すると送油管６６によって、回収された油が上記の溶解機レベルタンク１８に供給されるようになっている。
【００３５】
生成油タンク６３の底部にはさらに上述の送油管４９の基端部が接続されており、これによってこの生成油タンク６３内の回収油の一部がバーナー４２の噴射孔５０の部分に供給されて燃焼されるようになっている。また送油管４９にはフィルタ７０が接続されるとともに、このフィルタ７０よりも上側において送油管７２が切換えバルブ７３を介して分岐して接続されている。送油管７２には灯油タンク７１が接続されている。生成油タンク６３が空の場合には、上記灯油タンク７１内の灯油が切換えバルブ７３を経由して送油管４９からバーナー４２の噴射孔５０に供給されるようになっている。なお送油管４９のバーナー４２の入口側の部分にはシャットオフバルブ７４が接続されており、緊急時に上記バーナー４２に対する油あるいは灯油の供給を停止できるようになっている。
【００３６】
上記熱分解釜３１の底部には排出管７７が接続されるとともに、この排出管７７に残渣バルブ７５が取付けられており、この残渣バルブ７５の下側に残渣タンク７６が配置されている。熱分解釜３１で発生した残渣は、上記残渣バルブ７５を開くことによって、排出管７７を通して残渣タンク７６に供給される。
【００３７】
次に以上のような構成に係る廃プラスチックの分解回収装置の動作を説明する。廃プラスチックは破砕されるとともに、ホッパ１０によって順次供給される。ホッパ１０からの破砕された廃プラスチックは、横移載機１１および溶解機１３によって溶解槽１５に供給される。なお溶解機１３の底部には、溶解機レベルタンク１８によって供給されるオイルが存在しており、このために廃プラスチックは半溶融状態で溶解槽１５に供給される。そして溶解槽１５内において、ヒータ２１、２２、２３で加温されるとともに、ファン２６によって攪拌されてほぼ液状になる。
【００３８】
溶解槽１５内の溶解した廃プラスチックは、送油管３０に接続された溶液ポンプ３２で押上げられ、熱分解釜３１に至る。熱分解釜３１は、バーナー４２からの燃焼ガスで加熱されている。生成油タンク６３によって蓄えられたオイルの一部が送油管４９によってバーナー４２の噴射孔５０の部分に供給されており、ここで油が燃えてバーナー４２が火炎を発生し、高温のガスが作られる。なおこのときにバーナー用ブロア４３によって空気が供給される。空気は送風管４５によって直接、あるいは空気予熱器４７によって加熱された状態で送風管４６によってバーナー４２に供給される。一方バーナー４２内で発生した高温のガスが熱風送風管４８を通して熱分解釜３１に供給され、廃プラスチックの溶液がここで熱分解されてガスになる。
【００３９】
熱分解された油分のガスはガス供給管５４によってコンデンサ５５に送られ、このコンデンサ５５内で、ラジエータ５６内を通過する冷却水によって冷却されて液化された油分になる。この油分が生成油タンク６３内に落下し、区画壁６４の前方側の油水分離槽６５内で水分と重さによって分離され、油分のみが区画壁６４の右側の部分に導かれる。ここで生成された回収油の一部は、送油管４９を通してバーナー４２に供給され、バーナー４２の燃料として用いられる。またここで生成したオイルの他の一部は、送油管６６を通して溶解機レベルタンク１８に供給され、溶解機１３の溶解油として用いられる。
【００４０】
このような分解油の回収装置において、本願発明は溶解槽１５の上部に設けられた添加装置２７によって、酸性の廃プラスチックあるいはこの廃プラスチックに用いられるハロゲン元素、あるいは添加された難燃剤による塩化水素等のハロゲンの中和と無毒化とを達成することを大きな特徴としている。なおアルカリまたは／および尿素と水分とを添加する添加装置２７は、必ずしも溶解槽１５に取付けられる必要はなく、廃プラスチックの破砕機、ホッパ１０、あるいは熱分解釜３１に取付けられてよく、また複数個所に添加装置２７を取付けてもよい。ここで廃プラスチックの分解は、図１に示すように、バッチ式ではなく連続式で行なわれる。すなわち、廃プラスチックのホッパ１０による供給と、溶解槽１５による分解と、熱分解釜３１による熱分解とが連続的に行なわれる。なおバッチ式で行なうことも可能である。
【００４１】
とくに溶解槽１５の添加装置２７による中和の特徴は、溶解槽１５に対して水を注入することである。なお水の注入量は、投入原料の１〜５０％の範囲内である。水の注入量が１％未満だと、中和反応が円滑に進まない。一方水の注入量が５０％を超えると、過剰になりすぎて中和がうまくいかなくなるとともに、油水分離槽６５での水の回収量が増加しすぎる。図１の実施の形態の回収装置においては、原料である発泡スチロールの廃プラスチックに対して、５〜１０重量％の水を原料とともに溶解槽１５に注入している。この水が最終的に、生成油タンク６３に付設された油水分離槽６５内において油水分離され、５０〜１００ｋｇの廃プラスチックの処理を行なってオイルを回収した場合に、５〜１０ｌの水が分離される。
【００４２】
また溶解槽１５内における添加装置２７によって、アルカリ、尿素および水、またはアルカリ水溶液、尿素水溶液またはアルカリ尿素混合水溶液を廃プラスチックとともに熱分解釜３１に注入するようにしている。アルカリ水溶液および尿素水溶液の濃度は、原料に含まれるハロゲンの量に依存する。すなわち塩化ビニール樹脂から成る廃プラスチックの場合には、発生する塩化水素ＨＣｌを中和するに必要とする量を添加する。また廃プラスチックに含まれている難燃剤の場合には、難燃剤によって発生する臭化水素ＨＢｒを中和するのに要する化学量の１〜１０倍程度の量とする。塩化水素ＨＣｌや臭化水素ＨＢｒの中和反応の効率が１００％でないので、少なくとも化学量の１倍以上添加しなければならない。一方あまり多く添加すると、中和剤が無駄になり、残渣が増加するので、１０倍を超えないようにしなければならない。
【００４３】
添加装置によって添加されるアルカリとしては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）の何れかであることが好ましく、水溶性であることが好ましい。アルカリ水溶液は廃プラスチックの熱分解によって生成する塩化水素や臭化水素と反応して、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム等の無害化物質に変化する。また添加物が尿素である場合は、熱分解釜３１中で水の存在下で尿素がアンモニアに分解され、このアンモニアと塩化水素あるいは臭化水素と反応して無害化物質である塩化アンモニウムあるいは臭化アンモニウムになる。上記の反応は、アルカリと尿素混合溶液を添加した場合でも同様に起こる。尿素は、それ自体であってもよいが、さらに炭酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＣＯ３）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）であってもよい。これらの物質は、水に溶解し、熱分解によってアンモニアを発生するので、廃プラスチックの中和に利用できる。
【００４４】
上記の熱分解釜３１中でもアンモニアと塩化水素または臭化水素の中和反応は生ずる。また熱分解釜３１の気相部および凝固（液化）工程でも起こる。とくに気相部での中和反応は、熱分解釜３１の塩化水素または臭化水素による腐蝕防止に有効に作用する。
【００４５】
上述の中和を含む油分の回収処理が連続式の処理であること、水の添加を行なうこと、アルカリまたは／および尿素を添加すること、および中和反応が気相部と凝縮工程で起こることは相互に関連している。ハロゲン系プラスチックであるポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）は２００℃で分解を開始する。また添加されているハロゲン系難燃剤であって、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）は２５０℃から分解を開始し、それぞれ塩化水素や臭化水素が生成する。これら酸性ガスは消石灰等のアルカリによって中和されるが、アルカリは油に溶解せず、微粒子化が容易でないために、効率のよい中和反応は期待できない。これに対してアルカリの内の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）は、水によく溶解するために、水溶液にして熱分解釜３１に注入すると、熱分解釜３１の温度が３００℃以上のために、水が急速に沸騰し、アルカリが微粒子となって溶解槽１５中の油中に分散し、塩素ガス等との反応効率が向上する。
【００４６】
一方尿素の水溶液については、熱分解釜３１に注入すると、尿素は水との分解反応によってアンモニアを生成する。常圧における水の蒸発温度は１００℃、尿素の分解温度は１６０℃であるために、分解装置がバッチ式の場合には、尿素分解時に水は蒸発消失することにより、尿素によるアンモニア収率はやや低下する。また尿素分解温度と難燃剤の分解温度とは１００℃近い差があるために、アンモニアと臭化水素の反応はあまり期待できない。従ってアンモニアと臭化水素等の酸性ガスとの中和反応を向上するためには、熱分解釜３１に常時水と尿素とを注入しなければならない。
【００４７】
次に具体例について説明する。１００ｋｇの廃プラスチック原料中に塩化ビニル樹脂が重量比で１０％（１０ｋｇ、１０，０００ｇ）混入した場合には、熱分解釜３１では次の（化１）のように塩酸が発生する。
【００４８】
【化１】
【００４９】
塩酸１５９モルを中和するのに要するカセイソーダ（ＮａＯＨ、４１ｇ／モル）のモル数は（化２）の式のように１５９モル（６．５１９ｋｇ）で、これが化学量論数であるが、中和反応効率は１００％でないので、化学量論数以上のアルカリが必要となる。
【００５０】
【化２】
【００５１】
１０ｌの水に溶かした場合に、アルカリ（ＮａＯＨ）濃度は６５％になる。また塩酸は中和され、塩化ナトリウムになる。尿素で中和する場合には、尿素（ＮＨ２ＣＯＮＨ２）は１６０℃以上で分解し、水と反応してアンモニアが生成する。中和は、このアンモニアによってなされ、塩化アンモニウムとなる。
【００５２】
上述の反応は、アルカリ（カセイソーダ）および尿素で中和した場合であるが、臭素系難燃剤についても同様に考えることができる。
【実施例１】
【００５３】
ハロゲンを含んでいない廃発泡スチロール（ＰＳ）を処理能力１０ｋｇ／時間の図１の連続油化装置で油化すると、油の酸性度は、油中の安息香酸のためにｐＨが３．８〜４．２の弱酸性を示す。安息香酸の生成を抑制するために廃発泡スチロール５０ｋｇに対して、１％炭酸ナトリウム水溶液を２ｌ注入して油化を行なった。このときの、油の酸性度は、ｐＨで５．５となり、酸性度が著しく低下した。
【実施例２】
【００５４】
難燃剤が添加された発泡スチロールが混入した漂着フロート４０ｋｇを上述の油化装置で油化したところ、油の酸性度はｐＨが２．０で比較的強い酸性を示した。この酸性度は上述の油化装置の腐蝕の危険性があるために、溶解槽１５の添加装置２７によって炭酸ナトリウム５％水溶液を１０ｌ注入して油化したところ、油の酸性度がｐＨが４．３となり、酸性度が低下した。
【実施例３】
【００５５】
ハロゲン系難燃剤が添加された発泡スチロール（ＰＳ）とポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が混入した漂着フロート３５ｋｇを前記油化装置で油化したところ、油の酸性度はｐＨで１．３の強酸性を示した。上記の漂着フロート８０ｋｇを上記油化装置によって油化する際に、溶解槽１５の添加装置２７によって尿素０．６％、炭酸ナトリウム１．０％の水溶液５ｌを注入しながら油化を行なった。その結果、油の酸性度は４．５を示し、ほぼ中和されて酸性度が大幅に低下したことが示された。
【００５６】
以上本願発明を図示の実施の形態および実施例によって説明したが、本願発明は上記実施の形態および実施例によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本願発明は、一般の廃プラスチックや、ハロゲン系プラスチック、あるいはハロゲン系難燃剤を含む廃プラスチックから油を回収する分解油の回収方法に適用することができ、あるいはまたこのような方法を実施する分解油の回収装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０ ホッパ
１１ 横移載機
１２ モータ
１３ 溶解機
１４ モータ
１５ 溶解槽
１８ 溶解機レベルタンク
１９ ヒータ
２０ 給油管
２１〜２３ ヒータ
２４ スクリーン
２５ モータ
２６ ファン
２７ 添加装置
３０ 送油管
３１ 熱分解釜
３２ 溶液ポンプ
３３ モータ
３４ 循環回路
３５ 弁
３６ 攪拌機
３７ モータ
４２ バーナー
４３ バーナー用ブロア
４４ モータ
４５、４６ 送風管
４７ 空気予熱器
４８ 熱風送風管
４９ 送油管
５０ 噴射孔
５４ ガス供給管
５５ コンデンサ
５６ ラジエータ
５７、５８ 冷却水配管
５９ ファン
６０ モータ
６３ 生成油タンク
６４ 区画壁
６５ 油水分離槽
６６ 送油管
６７ ポンプ
７０ フィルタ
７１ 灯油タンク
７２ 送油管
７３ 切換えバルブ
７４ シャットオフバルブ
７５ 残渣バルブ
７６ 残渣タンク
７７ 排出管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックを溶解または融解した後に熱分解して分解油を回収する方法において、
分解液化の際に廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加することを特徴とする廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項２】
廃プラスチックがハロゲン系であるかまたはハロゲン系の難燃剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項３】
前記アルカリが水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項４】
前記尿素が炭酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＣＯ３）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）であることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項５】
添加されるアルカリまたは／および尿素を水溶液として添加するとともに、アルカリまたは尿素水溶液の濃度は、廃プラスチックを中和する化学量の１．０〜１０倍の濃度量であることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項６】
添加される水の量は、投入される廃プラスチックに対して１〜５０重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項７】
破砕された廃プラスチックを分解して分解油を回収する回収装置において、
破砕した廃プラスチックを供給する供給手段と、
前記供給手段によって供給された廃プラスチックを溶解または融解する液化装置と、
前記分解装置で液化された廃プラスチックをさらに熱分解する熱分解装置と、
前記熱分解装置で熱分解されたガスを冷却して油分を生成する油分生成装置と、
を有し、前記廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加する添加装置を具備することを特徴とする廃プラスチックの分解油の回収装置。
【請求項８】
前記添加装置が前記分解装置を構成する破砕機、ホッパ、溶解槽、または分解釜に取付けられていることを特徴とする請求項７に記載の廃プラスチックの分解油の回収装置。
【請求項１】
廃プラスチックを溶解または融解した後に熱分解して分解油を回収する方法において、
分解液化の際に廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加することを特徴とする廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項２】
廃プラスチックがハロゲン系であるかまたはハロゲン系の難燃剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項３】
前記アルカリが水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項４】
前記尿素が炭酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＣＯ３）、炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）であることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項５】
添加されるアルカリまたは／および尿素を水溶液として添加するとともに、アルカリまたは尿素水溶液の濃度は、廃プラスチックを中和する化学量の１．０〜１０倍の濃度量であることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項６】
添加される水の量は、投入される廃プラスチックに対して１〜５０重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの分解油の回収方法。
【請求項７】
破砕された廃プラスチックを分解して分解油を回収する回収装置において、
破砕した廃プラスチックを供給する供給手段と、
前記供給手段によって供給された廃プラスチックを溶解または融解する液化装置と、
前記分解装置で液化された廃プラスチックをさらに熱分解する熱分解装置と、
前記熱分解装置で熱分解されたガスを冷却して油分を生成する油分生成装置と、
を有し、前記廃プラスチックにアルカリまたは／および尿素と水とを添加する添加装置を具備することを特徴とする廃プラスチックの分解油の回収装置。
【請求項８】
前記添加装置が前記分解装置を構成する破砕機、ホッパ、溶解槽、または分解釜に取付けられていることを特徴とする請求項７に記載の廃プラスチックの分解油の回収装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−２１３９６２（Ｐ２０１１−２１３９６２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８５９０４（Ｐ２０１０−８５９０４）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（５０７３３０５５６）サンライフ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（５０７３３０５５６）サンライフ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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