熱分解ガスの処理方法と処理装置
【課題】 プラスチックを熱分解する熱分解器で得られた熱分解ガスに含まれる微細な固形分が蒸留装置の内部等に付着することを防止する。
【解決手段】 熱分解器１から流出する熱分解ガスを凝縮器６に供給して高沸点成分を凝縮し、凝縮器６から流出する凝縮成分を第１遠心分離機９に供給して固形分を分離し、さらに得られた油分を第２遠心分離機１０で残留する僅かな固形分を分離し、清浄な油分を得る。さらに第１遠心分離機９から流出する固形分リッチな流出物を第３遠心分離機１１に供給し、そこで僅かな油分を分離して配管ｋから第１遠心分離機９に戻す。
【解決手段】 熱分解器１から流出する熱分解ガスを凝縮器６に供給して高沸点成分を凝縮し、凝縮器６から流出する凝縮成分を第１遠心分離機９に供給して固形分を分離し、さらに得られた油分を第２遠心分離機１０で残留する僅かな固形分を分離し、清浄な油分を得る。さらに第１遠心分離機９から流出する固形分リッチな流出物を第３遠心分離機１１に供給し、そこで僅かな油分を分離して配管ｋから第１遠心分離機９に戻す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラスチックの熱分解器で生成した熱分解ガスの処理方法および処理装置に関し、特に熱分解ガスに含まれている微細な固形分を分離して、蒸留装置等の内部に固形分が付着することを防止した処理方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や家庭からは多量のプラスチック類が排出されるが、この廃プラスチックを資源としてリサイクルするために適した方法として熱分解方法がある。この熱分解方法は廃プラスチックを酸素不存在下に加熱して熱分解し、生成する熱分解ガスを凝縮器で凝縮することにより油分を回収する方法である。回収した油分はそのまま燃料として利用されるか、または更にその油分を蒸留装置に供給して精製し、プラスチック原料となるモノマーとして回収される。
【０００３】
熱分解を行う熱分解器には槽型と管型がある。槽型の熱分解器は底部が円錐形に形成された筒状の槽本体に攪拌および残渣掻き取り用のスクレーパを設けたもので、ある程度の滞留時間をかけて熱分解する方式であり、バッチ処理に適しているが連続運転も可能である。
【０００４】
管型の熱分解器は周囲に加熱部を配置した細長い反応管の内部に溶融プラスチックを通過させながら熱分解を行うものであり、連続運転に適している。これら熱分解器は常圧運転と減圧運転のどちらも可能であるが、例えばポリスチレンの熱分解を行う場合には、熱分解に際して生成するトルエンやエチルベンゼン等の副生物の割合を抑制できるように減圧状態で運転することが好ましい。このように熱分解器を減圧状態で運転する方法は例えば特許文献１に記載されている。
【０００５】
槽型と管型のいずれの熱分解器も、そこから流出する熱分解ガスには原料の廃ポリスチレンに含まれていた無機粉塵や、熱分解に際して生成する炭化物等の微細な固形分が僅かに含まれるが、流出する固形分は管型のほうが一般に多くなる。管型の熱分解器は細長い反応管の流出部から熱分解ガスとともに固形分および残渣が排出する。
【０００６】
そこでその残渣を一時的に貯留するために、反応管の３〜５倍程度の直径を有する熱分解滞留槽を反応管の出口部分に設けることが多い。熱分解ガスに含まれて流出する固形分の一部はその熱分解滞留槽で残渣とともに捕捉されて分離する。このような熱分解滞留槽として、例えばサイクロン効果を目的としたものが特許文献２に提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１９９８７５号公報
【特許文献２】特開２０００−２１２５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
槽型の熱分解器と管型の熱分解器のいずれであっても、流出する熱分解ガスに微細な固形分が残留することは避けられず、管型の熱分解器に前記のように熱分解滞留槽を設けた場合でも完全に固形分を捕捉することは困難である。そのような微細な固形分は蒸留装置やポンプなどの機器や周辺配管等に付着して伝熱性や流通性に悪影響を及ぼす。
【０００９】
機器や配管等に付着した固形分を取り除くためには定期的に運転を停止し、内部清掃等のメンテナンスを行う必要があるが、その都度連続運転が中断されるのでシステムの運転効率が低下する。またその問題を回避するために予備の系列を並列して設置することも考えられるが、その場合には設置コスト，運転コストがともに増加するので、解決策として好ましい案ではない。
【００１０】
そこで本発明はこのような従来の固形物付着問題を解決することを課題とし、そのための新しい熱分解ガスの処理方法の提供を目的とする。また本発明は、該処理方法を好適に実施できる処理装置の提供も目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決する本発明の熱分解ガスの処理方法は、プラスチックを熱分解する熱分解器で得られた微細な固形分を含む熱分解ガスを処理する方法であって、前記熱分解ガスを凝縮器に供給し、そこで熱分解ガスに含まれる高沸点成分を凝縮し、凝縮器から流出する凝縮成分を固液分離装置に供給し、そこで凝縮成分から固形分を分離して油分を得ることを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
上記処理方法において、前記固液分離装置として第１遠心分離機を用いることができる（請求項２）。
【００１３】
上記処理方法において、前記固液分離装置として前記第１遠心分離機に加え、第２遠心分離機および第３遠心分離機の少なくとも一方を用い、
前記凝縮成分を第１遠心分離機に供給し、そこで凝縮成分から固形分を分離し、
第２遠心分離機を用いる場合は、第１遠心分離機の油分流出部からの流出物を第２遠心分離機に供給し、そこで前記流出物を油分と固形分に分離し、
第３遠心分離機を用いる場合は、第１遠心分離機の固形分流出部からの流出物を第３遠心分離機に供給し、そこで前記流出物を油分と固形分に分離することにより、
油分を得ることができる（請求項３）。
【００１４】
上記処理方法において、第２遠心分離機を用いる場合には、その第２遠心分離機を２基以上用い、第１遠心分離機の油分流出部からの流出物を各第２遠心分離機に順次供給してそれぞれ前記流出物を油分と固形分に分離し、第３遠心分離機を用いる場合には、その第３遠心分離機を２基以上用い、第１遠心分離機の固形分流出部からの流出物を各第３遠心分離機に順次供給してそれぞれ前記流出物から油分と固形分に分離することができる（請求項４）。
【００１５】
上記処理方法において、各第２遠心分離機または各第３遠心分離機が分離操作をしていない間に、その内部を洗浄液で洗浄し、次いで乾燥し、乾燥により蒸発する残留油分を前記凝縮器に回収することができる（請求項５）。
【００１６】
上記いずれかの処理方法において、前記熱分解器の運転を停止した際に、固液分離装置の内部に付着した固形分を乾燥操作により除去することができる（請求項６）。
【００１７】
また前記課題を解決する本発明の熱分解ガスの処理装置は、プラスチックを熱分解する熱分解器で得られた微細な固形分を含む熱分解ガスを処理する装置であって、前記熱分解ガスを凝縮する凝縮器と、凝縮器で得られた凝縮成分から固形分を分離して油分を得る固液分離装置を備えていることを特徴とする（請求項７）。
【００１８】
上記処理装置において、前記固液分離装置を第１遠心分離機により構成することができる（請求項８）。
【００１９】
上記処理装置において、前記固液分離装置を前記第１遠心分離機と、第２遠心分離機および第３遠心分離機の少なくとも一方により構成し、第１遠心分離機の供給側を前記凝縮器の凝縮液排出側に接続し、
第２遠心分離機を設置する場合は、第２遠心分離機の供給側を第１遠心分離機の油分流出部に接続し、
第３遠心分離機を設置する場合は、第３遠心分離機の供給側を第１遠心分離機の固形分流出部に接続することができる（請求項９）。
【００２０】
上記処理装置において、前記第２遠心分離機を設置する場合には、その第２遠心分離機を２基以上設置してそれぞれに液面検出手段を設け、各第２遠心分離機の供給側を第１遠心分離機の油分流出部にそれぞれ自動開閉弁を介して接続し、いずれかの第２遠心分離機に設けた液面検出手段の液面検出信号が予め設定された値に達したときに、当該第２遠心分離機に設けた前記自動開閉弁を閉じて分離操作を行うように制御する制御装置を設け、 前記第３遠心分離機を設ける場合には、その第３遠心分離機を２基以上設置してそれぞれに液面検出手段を設け、各第３遠心分離機の供給側を第１遠心分離機の固形分流出部にそれぞれ自動開閉弁を介して接続し、いずれかの第３遠心分離機に設けた液面検出手段の液面検出信号が予め設定された値に達したときに、当該第３遠心分離機に設けた前記自動開閉弁を閉じて分離操作を行うように制御する制御装置を設けることができる（請求項１０）。
【００２１】
上記処理装置において、前記各第２遠心分離機または各第３遠心分離機の内部を洗浄する洗浄手段および乾燥手段を設け、前記各第２遠心分離機または各第３遠心分離機が分離操作を終了したときに、その内部の洗浄および乾燥を行えるように構成することができる（請求項１１）。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の本発明の処理方法は、凝縮器から流出する凝縮成分に含まれている微細な固形分を固液分離装置で分離することにより、油分中に含まれる微細な固形分を大幅に低減できる。そのため下流側における配管や蒸留装置等の内部に固形分が多量に付着することを防止でき、システムを長期間安定に運転できる。また本処理方法は熱分解器の連続運転を中断することなく油分から固形分を除去できる。
【００２３】
上記処理方法において、請求項２に記載のように、固液分離装置として第１遠心分離機を用いる場合は、凝縮成分から固形分を迅速且つ効率よく分離できる。
【００２４】
上記処理方法において、請求項３に記載のように、固液分離装置として前記第１遠心分離機に加え、第２遠心分離機および第３遠心分離機の少なくとも一方を用いる場合は、第１遠心分離機の油分流出部からの流出物、すなわち油分リッチな流出物を第２遠心分離機で油分と固形分に分離し、第１遠心分離機の固形分流出部からの流出物、すなわち固形分リッチな流出物を第３遠心分離機で油分と固形分に分離することができるので、固形分含有量が極めて低い油分を高い効率で回収できる。
【００２５】
上記処理方法において、請求項４に記載のように、２基以上の第２遠心分離機または２基以上の第３遠心分離機を用い、それらの分離操作を順に行うようにした場合は、第１遠心分離機を停止させることなく、２段階分離を連続的に行うことができる。
【００２６】
上記処理方法において、請求項５に記載のように、各第２遠心分離機または各第３遠心分離機が分離操作をしていない間に、その内部を洗浄液で洗浄、乾燥等を行う場合は、各第２遠心分離機または各第３遠心分離機の分離性能を最適に維持しながら２段階分離を連続的に行うことができる。また乾燥に際して発生する残留油分の蒸気を凝縮器に戻すことにより、油分の回収率をより高めることができる。
【００２７】
上記いずれかの処理方法において、請求項６に記載のように、熱分解器の運転を停止した際に、固液分離装置の内部に付着した固形分を乾燥操作により除去する場合は、熱分解器が運転を停止している間に固液分離装置を構成する各機器の内部に付着した固形分が硬く固化することを防止できる。
【００２８】
また請求項７に記載の本発明の処理装置は、凝縮器で得られた凝縮成分から固形分を分離して油分を得る固液分離装置を備えているので、前記本発明の処理方法を好適に実施できる。
【００２９】
上記処理装置において、請求項８に記載のように、固液分離装置を第１遠心分離機により構成する場合は、凝縮成分から固形分を迅速且つ効率よく分離できる。
【００３０】
上記処理装置において、請求項９に記載のように、固液分離装置を第１遠心分離機と、第２遠心分離機および第３遠心分離機の少なくとも一方により構成した装置の場合は、固形分含有量が極めて低い油分を高い効率で回収可能な装置を構成できる。
【００３１】
上記処理装置において、請求項１０に記載のように、２基以上の第２遠心分離機または２基以上の第３遠心分離機を設置した場合は、前記自動開閉弁の操作でそれらの分離操作を自動的に切り変えることにより、第１遠心分離機を停止させることなく２段階分離を連続的に行える装置を構成できる。
【００３２】
上記処理装置において、請求項１１に記載のように、各第２遠心分離機または各第３遠心分離機の内部を洗浄する洗浄手段および乾燥手段を設けた場合は、各第２遠心分離機または各第３遠心分離機の分離性能を最適に維持しながら２段階分離を連続的に行える装置を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は本発明に係る熱分解ガスの処理装置のプロセスフロー図である。なお本実施形態はプラスチックの熱分解器として管型の熱分解器を用いた例であるが、本発明は槽型の熱分解器を用いた場合にも同様に適用できる。また以下の説明ではプラスチックとしてスチレンホモ重合体やＡＳ、ＡＢＳ等のスチレン共重合体等のスチレン系ポリマー（以下、これらをポリスチレンという）を熱分解する例であるが、本発明は熱分解に適したポリエチレン等のポリオレフィン系のような他のプラスチックにも同様に適用できる。
【００３４】
図中、１は管型の熱分解器、２は細長い反応管、３は反応管２の周囲に配置した加熱部、４は供給部、５は加熱ガス発生装置、６は凝縮器、７は減圧装置、８は固液分離装置、９は第１遠心分離機、１０は第２遠心分離機、１１は第３遠心分離機、１２，１３は廃棄物容器、１４，１５，１６，１７，１８はポンプ、１９は第１蒸留装置、１９ａはリボイラ、２０は第２蒸留装置、２０ａはリボイラ、２１はホッパ、２２は押出部、２３は回転スクリュー、２４はモータ等の駆動部、２５は開閉弁、２６はバーナ，２７は油分貯留槽、ａ〜ｕは配管、Ｄ１，Ｄ２はダクトである。
【００３５】
反応管２はステンレス管などの伝熱性および耐熱性の良い金属の直管または曲管で作られ、その寸法は処理能力、処理対象物により異なるが、通常、口径は５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度、長さは５ｍ〜十数ｍ程度の範囲とされる。反応管２の周囲に配置した加熱部３はセラミックファイバーやキャスタブル等の断熱材で断熱された周壁を有し、その一方に加熱ガス発生装置５に接続したダクトＤ１が連通し、他方に熱交換後の加熱ガスを排ガスとして排出するダクトＤ２が連通する。加熱ガス発生装置５は燃焼室と気体燃料または液体燃料を燃焼するバーナ２６を有し、バーナ２６には重油などの液体燃料が供給されるが、後述するように低沸点成分を気体燃料として供給することもできる。
【００３６】
供給装置４は細かく粉砕した廃ポリスチレンを加熱溶融し，得られた溶融ポリスチレンを熱分解器１の反応管２に供給するものである。図１に示す供給装置４は一般にプラスチック射出成形機用として用いられている押出機、またはそれに類する構造の押出機を使用しており、ポリスチレンを投入するホッパ２１と押出部２２を備えている。押出部２２はポリスチレンを加熱溶融する加熱溶融部とそれから延長する筒体を備え、筒体の内部に溶融ポリスチレンを押し出す回転スクリュー２３が配置され、その回転スクリュー２３はモータ等の駆動部２４で回転駆動される。なおホッパ２１内には所望により超音波式等のブリッジブレーカが設けられる。
【００３７】
凝縮器６は冷却水が流通する冷却管を備え、熱分解器１から流出する熱分解ガスをその冷却管と熱交換して冷却し、スチレンを含む高沸点を凝縮して凝縮成分を排出するものである。凝縮器６にはその供給側に熱分解ガスを流入させる配管ｂと、凝縮成分をその排出側から排出する配管ｃと、低沸点成分をその排出側から流出する配管ｄが接続され、配管ｄに真空ポンプ等の減圧装置７が設けられる。
【００３８】
本実施形態では固液分離装置８を第１遠心分離機９、第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１で構成している。第１遠心分離機９は処理容量が比較的大きものを使用し、第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１は処理容量が比較的小さいものを使用する。第１遠心分離機９は配管ｃから供給される凝縮成分に含まれる油分と固形分を遠心分離するもので、配管ｅから分離された油分リッチな流出物が流出し、配管ｆから分離された固形分リッチな流出物が流出する。
【００３９】
第２遠心分離機１０は第１遠心分離機９の油分流出部からの油分リッチな流出物を油分と固形分に分離するもので、分離した油分を配管ｊからポンプ１４によって油分貯留槽２７に排出し、分離した固形分を配管ｈから廃棄物容器１２に排出する。第３遠心分離機１１は第１遠心分離機９の固形分流出部からの固形分リッチな流出物を油分と固形分に分離するもので、分離した油分を配管ｋからポンプ１５によって配管ｃに排出して第１遠心分離機９の供給側に戻し、分離した固形分を配管ｉから廃棄物容器１３に排出する。なお廃棄物容器１２，１３は、熱分解器１を連続運転する平均的な時間に排出する固形分量の１２０％程度の内容積を有するものを設置する。
【００４０】
第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１は、後述するように、それぞれの分離操作を終了後にその内部の洗浄と乾燥を行うように構成されるが、乾燥に際して内部に残留する油分が蒸発するので、その蒸発した油分を配管ｇにより凝縮器６に戻す。なお、図１には第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１が１基ずつ示されているが、後述するように、これらはそれぞれ２基ずつ設けられ，交互に切り換えて分離操作するようになっている。しかし第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１をそれぞれ３基もしくはそれ以上設け、それらを順に切り換えて分離操作を行うように構成することもできる。
【００４１】
図２は上記第１遠心分離機９の１例を示す横断面図である。図２に示す第１遠心分離機９は一般に下水汚泥の固液分離などに用いられている所謂「デカンタ型」の遠心分離機である。この遠心分離機は筒状のボウル３０と、ボウル３０内に配置されたスクリュコンベア３１を備え、ボウル３０の軸３２に駆動プーリ３３が設けられ、その駆動プーリ３３が図示しない駆動モータで回転駆動される。
【００４２】
スクリュコンベア３１の軸３４は一部が中空部とされ、その中空部の周壁に噴出孔が形成され、端部から導入管３５が挿入される。さらに軸３４の外周部に螺旋翼３７が設けられ、軸３４の外部に延長した部分に駆動プーリ３６が連結され、その駆動プーリ３６が図示しない駆動モータで回転駆動される。そして導入管３５の入口部が第１遠心分離機９への凝縮成分の供給側を構成する。
【００４３】
ボウル３０は駆動プーリ３３からの駆動力により、例えば１０００〜２０００回転／分で回転駆動され、スクリュコンベア３１は駆動プーリ３６からの駆動力により、ボウル３０より僅かの回転差で回転駆動される。分離すべき凝縮成分は図２の右端から矢印のように軸３５の内部に供給され、スクリュコンベア３１の中空部を経てその噴出孔からボウル３０の内部に噴出する。
【００４４】
ボウル３０内に噴出した凝縮成分は高速回転による遠心力を受け、油分と固形分とに分けられ、油分はボウル３０の内壁面に沿って左方向に移動し、油分流出部３８から配管ｅに油分リッチな流出物として流出する。一方、遠心力によりボウル３０の内壁面に押し付けられた固形分は、スクリュコンベア３１の螺旋翼３７に押されて右方向に移動し、固形分流出部３９から配管ｆに固形分リッチな流出物として流出する。
【００４５】
図３は第２遠心分離機１０の周辺部分を具体的に示すプロセスフロー図である。（なお第３遠心分離機１１の場合も図３に示す第２遠心分離機１０とその周辺部分は同様に構成される。）第２遠心分離機１０は、第２遠心分離機１０ａと第２遠心分離機１０ｂの２基を並列に接続して構成される。また第２遠心分離機１０ａと第２遠心分離機１０ｂは同じように構成され、その分離容量は第１遠心分離機９の分離容量の５０〜６０％程度とされる。
【００４６】
第２遠心分離機１０ａ，１０ｂは筒状で縦型のケーシング５０と、ケーシング５０の外側に設けた電熱ヒータ等の加熱部５１と、内部に回転自在に配置した細かいメッシュ（好ましくは最もメッシュ値の大きいもの、例えば４４０メッシュ）の円筒形のステンレススクリーン容器を有する。そして前記加熱部５１が乾燥手段を構成する。なお、第２遠心分離機１０ａ，１０ｂは一般に使用されている中心軸回転式円筒形のものを縦置きにして使用することもできる。
【００４７】
ケーシング５０の上部の供給側に第１遠心分離機９からの油分リッチな流出物を導入する配管ｅが連通し、その配管ｅに電磁弁等の自動開閉弁５３が設けられる。またケーシング５０の上部には蒸発する残留油分を排出する配管ｇが連通するとともに、分離した油分を排出する配管ｊが連通し、その配管ｊに自動開閉弁５４とポンプ１４が設けられる。そしてこれら配管ｊ，自動開閉弁５４およびポンプ１４により第２遠心分離機１０ａ，１０ｂの油分排出手段を構成する。一方、ケーシング５０の下部はテーパ状に断面が縮小され、その底部に分離した固形分を廃棄物容器１２ａ（１２ｂ）に排出する配管ｉが連通し、その配管に自動開閉弁６０が設けられる。
【００４８】
第２遠心分離機１０ａ，１０ｂには油分を溶解する洗浄液、例えばスチレン溶液を洗浄液槽５５から供給する配管ｒと、その洗浄液を洗浄液槽５５に戻す配管ｓが接続され、配管ｒにポンプ５６と自動開閉弁５７が設けられる。洗浄液槽５５には自動開閉弁６３を設けた配管ｔにより清浄なスチレン溶液が補給され、洗浄液槽５５から自動開閉弁６２を設けた配管ｕにより洗浄によって汚れた洗浄液が排出され、例えば図１の加熱ガス発生装置５のバーナ２６に液体燃料として供給される。そして前記洗浄液槽５５、配管ｒ、配管ｓ、ポンプ５６、自動開閉弁５７等により洗浄手段が構成される。
【００４９】
第２遠心分離機１０ａ，１０ｂには油分の液面を検出する液面検出手段５８が設けられ、その液面検出手段５８の液面検出信号が制御装置５９に入力される。そして制御装置５９から自動電磁弁５３，５４，５７，ポンプ１４，５６等に後述するような各種の制御信号が出力される。制御装置５９は例えばコンピュータ装置により構成され、その記憶部に格納された制御プログラムによって各種制御が実行される。
【００５０】
なお図３のプロセスフローは前記のように第３遠心分離機１１についても適用されるが、第３遠心分離機１１の場合は、その供給側に第１遠心分離機９の固形分流出部３９が接続され、その油分流出側から流出する油分が点線で示す配管ｋ（および図示しないポンプ１５）から配管ｃを経由して第１遠心分離機９に戻る点が異なる。
【００５１】
再び図１において、油分貯留槽２７にはポンプ１６を設けた配管ｌが接続され、配管ｌの先端は第１蒸留装置１９の中段に連通する。第１蒸留装置１９の底部にリボイラ１９ａが設けられ、上部にトルエンやエチルベンゼン等の低沸点成分を流出する配管ｍが連通し、下部にスチレンを含む高沸点成分を流出する配管ｎが連通し、その配管ｎにポンプ１７が設けられる。そして配管ｎの先端は第２蒸留装置２０の中段に連通する。
【００５２】
第２蒸留装置２０の底部にリボイラ２０ａが設けられ、上部にスチレンからなる低沸点成分を流出する配管ｏが連通し、その配管ｏの先端は図示しないスチレン回収タンクに連通する。また第２蒸留装置２０の下部にスチレンのトリマーやダイマーを含む高沸点成分（重質油）を流出する配管ｐが連通し、その配管ｐにポンプ１８が設けられる。そして配管ｐの先端は図示しない重質油回収タンクに連通する。
【００５３】
リボイラ１９ａ，２０ａには前記加熱部３から熱分解器１を介しダクトＤ２が接続され、その排ガスがリボイラ１９ａ，２０ａの加熱源になる。なお第１蒸留装置１９、第２蒸留装置２０は多段の棚またはラッシリングを充填した一般的な蒸留塔を使用することができる。
【００５４】
次に、上記プロセスフローにより熱分解ガスを処理する方法について説明する。最初に熱分解系統と蒸留系統の運転準備を行う。先ず加熱ガス発生装置５を運転して８００℃〜１０００℃程度の加熱ガスを熱分解器１の加熱部３に供給し、反応管２の内部をポリスチレンの熱分解温度である６００〜８００℃程度になるように昇温する。さらに減圧装置７を運転して溶融ポリスチレン系統および熱分解ガス系統の内部空気を排出して酸素不存在状態とするとともに、系統内の圧力を例えば２ｋＰａ〜１０ｋＰａ程度に減圧する。その際、配管ａに設けた開閉弁２５を閉じ、外部から窒素等の不活性ガスを供給して系統内を酸素不存在状態にする。
【００５５】
さらに蒸留系統の内部も図示しない減圧装置で２ｋＰａ〜１０ｋＰａ程度に減圧するとともに、リボイラ１９ａ，２０ａに外部から熱源を供給し、第１蒸留装置１９および第２蒸留装置２０の内部を例えば６０〜１５０℃程度の蒸留に適した温度に昇温する。
【００５６】
次に、供給装置４を運転して溶融ポリスチレンを反応管２に供給することにより熱分解運転を開始する。すなわち図示しない粉砕装置などで細かく粉砕した廃ポリスチレンを空気輸送やコンベアでホッパ２１に供給し、その廃ポリスチレンを加熱溶融部に供給し、そこで２００〜２５０℃程度に加熱して溶融ポリスチレンにする。溶融ポリスチレンは駆動部２４で駆動される回転スクリュー２３により押し出され、配管ａを経て反応管２の導入部に流入する。なお発泡ポリスチレンの場合は溶剤で減容処理をしてから供給装置４に供給する。また配管ａの外周は断熱層で被覆される。
【００５７】
反応管２に流入した溶融ポリスチレンは、その内部を通過する間に周囲から加熱されて徐々に熱分解し、排出部から生成した熱分解ガスが配管ｂに流出する。配管ｂの熱分解ガスは凝縮器６に流入し、そこで冷却されてスチレン、スチレンのダイマー、スチレンのトリマー等の高沸点成分が凝縮し、油分として配管ｃから１次遠心分離機９に排出する。一方トルエンやエチルベンゼン等の低沸点成分は低沸点ガスとして配管ｄから排出し、例えば前記加熱ガス発生装置５に気体燃料の少なくとも一部として供給される。
【００５８】
図２，図３に示すように、１次遠心分離機９に流入した凝縮成分はそこで１０００〜２０００回転／分程度で回転するボウル３０内で油分と固形分に分離される。分離操作により油分流出部３８から流出する油分リッチな流出物は、配管ｅを経て１番目の第２遠心分離機１０ａに供給され、１次遠心分離機９の固形分流出部３９から流出する固形分リッチな流出物は配管ｆを経て１番目の第３遠心分離機１１ａ（図１では符号１１）に供給される。
【００５９】
すなわち、最初に１番目の第２遠心分離機１０ａと１番目の第３遠心分離機１１ａにそれぞれ前記流出物を供給するように、制御装置５９はそれらの自動開閉弁５３を開け、自動開閉弁５４，５７，６０を閉じた状態とする。なお１次遠心分離機９の油分流出部３８から流出する油分リッチな流出物は、油分が主成分で、未分解ポリスチレンの微細な粒と不純物固形物の微細な粒を僅かに含む粘性の低い液体であり、固形分流出部３９から流出する固形分リッチな流出物は、上記未分解ポリスチレンの微細な粒と不純物固形物の微細な粒が主体で、それに僅かな油分が付着した全体的に粘性の高いゲル状物である。
【００６０】
先ず第２遠心分離機１０についてその動作を説明する。１番目の第２遠心分離機１０ａの内部における前記流出物の液面が前記液面検出手段５８により検出され、その液面検出値が予め設定された値に達すると、制御装置５９から１番目の第２遠心分離機１０ａに制御信号が出力され、自動開閉弁５３を閉状態として前記流出物の供給を停止する。更にその駆動モータを駆動して１番目の第２遠心分離機１０ａの分離操作を開始する。なお分離操作は２５００〜３０００回転／分程度の高速回転で所定時間行われる。以上の制御信号に加えて制御装置５９から２番目の第２遠心分離機１０ｂにも制御信号が出力され、その自動開閉弁５３を開状態、自動開閉弁５４，５７，６０を閉状態とし、配管ｅからの前記流出物を２番目の第２遠心分離機１０ｂに供給する。
【００６１】
１番目の第２遠心分離機１０ａの分離操作が完了すると、その完了信号（例えばタイマーのセットアップ信号）により制御装置５９から１番目の第２遠心分離機１０ａに制御信号が出力され、駆動モータを停止し、自動開閉弁５４を開け、ポンプ１４を運転する。すなわち１番目の第２遠心分離機１０ａは分離した油分を配管ｊから油分貯留槽２７へ排出する排出操作に移る。
【００６２】
１番目の第２遠心分離機１０ａの油分が排出されると、例えば１番目の第２遠心分離機１０ａ底部付近に設けた液面検出手段（図示せず）から制御装置５９に排出完了信号が出力されて、それによって制御装置５９から制御信号が出力され、自動開閉弁５４を閉じ、ポンプ１４を停止して油分の排出操作を終了する。
【００６３】
１番目の第２遠心分離機１０ａにおける油分の排出操作が終了したら、次に制御装置５９から制御信号が出力され、その自動開閉弁５７を開けて洗浄液槽５５の洗浄液を配管ｒからポンプ５６により１番目の第２遠心分離機１０ａの内部に供給する。なお該内部から流出する洗浄液は配管ｓを経て洗浄液槽５５に循環する。洗浄液の循環を所定時間続けると１番目の第２遠心分離機１０ａの内部（具体的にはステンレススクリーン容器やケーシング５０の内壁面）に付着している油分が洗浄液に溶解して除去される。すなわちスチレン、熱分解時の副生物や未分解ポリスチレン、その他の油成分などの有機物質の大半がスチレンに溶解して除去される。
【００６４】
油分が溶解した時点（例えばタイマーのセットアップ）で制御装置５９から制御信号が出力され、自動開閉弁５７を閉じて洗浄操作を終了し、次にその加熱部５１を作動して内部の乾燥操作に移る。１番目の第２遠心分離機１０ａの内部を加熱部５１で６０〜８０℃程度に加熱して乾燥すると、固形分を内壁に付着させていた油分が蒸発するので、該固形分が内壁から剥離しやすくなり、ある程度乾燥が進行すると固形分は自重により底部に自然落下する。
【００６５】
底部に落下した固形分がある程度堆積したら、制御装置５９に設けた操作部（図示せず）からの指令により、制御信号を出力して自動開閉弁６０を開け、配管ｉから廃棄物容器１２ａに固形分を排出する。一方、乾燥により固形分に付着していた油分、および内部に残留していた油分は前記のように蒸発するが、その蒸発した油分は配管ｇを経て凝縮器６に回収される。乾燥操作が終了したら制御装置５９から前記加熱部５１に加熱停止の制御信号を出力する。そして２番目の第２遠心分離機１０ｂへの前記流出物の供給の終了後の次の切換に備えて待機する。
【００６６】
２番目の第２遠心分離機１０ｂへの前記流出物の供給が終了したら、すなわち液面が予め設定した値に達したら、前記１番目の第２遠心分離機１０ａについて説明した手順で、制御装置５９からの制御信号により、２番目の第２遠心分離機１０ｂの分離操作、油分排出操作、洗浄操作および乾燥操作を順次行う。一方、１番目の第２遠心分離機１０ａへの前記流出物の供給操作を再び開始する。このようにして１番目の第２遠心分離機１０ａと２番目の第２遠心分離機１０ｂを交互に切り換えて固形分の分離を連続して行うことができる。なお、第２遠心分離機１０を３基以上設ける場合にはそれらを順に切り換えて固形分の分離を行うことができる。
【００６７】
上記一連の操作において、第２遠心分離機１０ａ，１０ｂにおける１回の分離操作による内部汚染の程度が比較的少ない場合は、洗浄操作および乾燥操作を分離操作ごとに行う必要がないので、数回の分離操作ごとに一回行うようにしてもよい。なお切換操作の確実性からいえば、一方の第２遠心分離機１０における分離操作、油分排出操作、洗浄操作および乾燥操作は、他方の第２遠心分離機１０への前記流出物の供給操作が終わるまでに終了することが望ましい。なお実験によれば、第２遠心分離機１０における前記流出物を運転適合量まで充填する時間は通常５〜６分程度かかるが、分離操作は１分程度、洗浄操作は１．５〜２分程度、乾燥と固形分排出操作は１．５〜２分程度であり、上記条件を十分に満足する。
【００６８】
一方、洗浄液槽５５の洗浄液は前記のような洗浄操作を繰り返すことで次第に不純物により汚染してくる。洗浄液が汚染するとその洗浄力も低下し、それにより第２遠心分離機１０や第３遠心分離機１１の分離能力が低下する。実験によれば、このような分離能力の低下は配管ｊまたは配管ｋを流れる油分の流量から判断できることが分かった。
【００６９】
そこで本実施形態では配管ｊおよび配管ｋにそれぞれ流量検出手段６１を設け、その流量検出信号が予め設定された値を下回った時点で、洗浄液が汚染されたものと判断し、その信号を受けた制御装置５９は洗浄液槽５５に制御信号を出力して洗浄液の更新を行う。すなわち配管ｕに設けた自動開閉弁６２を開けて洗浄液槽５５から汚染した洗浄液を排出し、新しい洗浄液を配管ｔに設けた自動開閉弁６３を開けて補給する操作を行う。
【００７０】
第３の遠心分離機１１における固形分の分離手順も上記第２の遠心分離機１０における固形分の分離手順と同様に、２基の第３の遠心分離機１１ａ，１１ｂを交互に切り換えて分離操作、油分排出操作、洗浄操作および乾燥操作を実施できるが、その動作説明は上記第２の遠心分離機１０の場合と重複するので省略する。また３基以上の第３の遠心分離機１１を設ける場合も前記第２の遠心分離機１０における操作と同様な操作で固形分を分離することができる。なお第３遠心分離機１１の分離操作は３０００〜３５００回転／分程度の速度で行われる。
【００７１】
これまでに説明した固液分離装置８を構成する第１遠心分離機９の分離操作時におけるボウル３０の回転数、スクリュコンベア３１の回転数、あるいは第２遠心分離機１０と第３遠心分離機１１の分離操作時における回転数、洗浄操作時における回転数、乾燥操作における温度範囲等は、それら装置に投入する材料組成などを考慮し，予め実験によって設定することが望ましい。
【００７２】
次に蒸留操作について説明する。図１において、第１蒸留装置１９の中段に供給した油分はそこで蒸留により分離され、トルエン，エチルベンゼン等の低沸点成分が上部から配管ｍに流出して図示しない回収タンクに回収され、その少なくとも一部は前記加熱ガス発生装置５に燃料ガスとして供給される。一方、スチレン，スチレンのダイマーやトリマーなどの高沸点成分は下部から配管ｎに流出し、ポンプ１７で第２蒸留装置２０の中段に供給される。
【００７３】
第２蒸留装置２０に供給された高沸点成分は、そこでさらに蒸留により分離され、スチレンからなる低沸点成分が上部から配管ｏに流出して図示しないスチレン回収タンクに回収される。スチレン回収タンクに貯留されたスチレンの一部は前記洗浄液槽５５に洗浄液として補給される。またスチレンのダイマーやトリマーを含む高沸点成分は下部から配管ｐに流出し、ポンプ１８で図示しない重質油回収タンクに回収され、貯留された重質油の少なくとも一部は前記加熱ガス発生装置５に燃料油として供給される。
【００７４】
以上の実施形態では、固液分離装置８を第１遠心分離機９、第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１で構成しているが、本発明の処理装置は必ずしもこの構成に制限されるものではない。例えば、第１遠心分離機９で凝縮成分から固形分を分離して得られる油分が、下流側の配管類や機器にかなり長期間流通させた場合でも、それらに悪影響を及ぼさない程度の固形分含有量であれば、第２遠心分離機１０を設ける必要性は少ない。
【００７５】
また、第１遠心分離機９から流出する固形分リッチな流出物に含まれる油分の含有量が極めて少ない場合は、第３遠心分離機１１を設けずに、その流出物を直接廃棄物容器１３に排出することもできる。
【００７６】
長時間連続運転をした熱分解器１を停止した際に、凝縮器６より下流側の機器内部に固形分が付着している場合には、それら固形分が硬く固着する前に除去しておくことが望ましい。除去対象は第１遠心分離機９、第２遠心分離機１０、第３遠心分離機１１、廃棄物容器１２，１３などの内部であり、それら内部を乾燥して剥離し易くしてから除去する。なお、第２遠心分離機１０と第３遠心分離機１１については前記の乾燥，除去操作を同じ操作を行えばよい。
【実施例】
【００７７】
図１のプロセスフローにより廃ポリスチレンの熱分解および生成した熱分解ガスの処理を行った。原料としてポリスチレンペーパ（ＰＳＰ）廃棄物を直径０．３〜０．５ｃｍの粒度に加工し、それを供給装置４のホッパ２１に供給した。供給装置４で得られた溶融ポリスチレンを１５０Ｋｇ／時間の割合で連続的に熱分解器１の反応管２に供給し、７００℃程度の熱分解温度で熱分解を１００時間行った。
【００７８】
ポリスチレンペーパには成形核剤として無機物質であるタルクが１％程度含まれている。そこで凝縮器６から流出する凝縮成分から固形分を分離する第１遠心分離機９の分離操作時におけるボウル３０の回転数を２０００ｒｐｍ、スクリュコンベア３１の回転数をそれより僅か異なる回転にし、第２の遠心分離機１０（１０ａ，１０ｂ）の分離操作時における回転数を３０００ｒｐｍ、洗浄時における回転数を１００ｒｐｍ、乾燥温度を８０℃に設定し、第３遠心分離機１１（１１ａ，１１ｂ）の分離時における回転数を３５００ｒｐｍ、洗浄時における回転数を１００ｒｐｍ、乾燥温度を８０℃に設定して、固形分の分離操作等を行った。
【００７９】
１００時間の運転期間中、固液分離装置８から油分回収槽２７に流出した油分には固形分が実質的に含まれておらず、第１蒸留装置１９および第２蒸留装置２０による蒸留操作の効率も低下しなかった。また固液分離装置８を構成する各遠心分離機も運転中断することなく連続運転ができた。なお１００時間の運転期間の終了近くにおけるスチレンの収率および純度は、従来装置におけるメンテナンス良好な場合の収率および純度のレベルを維持していた。
【００８０】
１００時間の連続運転を終了した後、固液分離装置８の系統温度が常温に冷却してから固形分を排出した廃棄物容器１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂを調べたところ、原料ポリスチレンに対し、０．０２０％、０．０２２％、０．６１０％、０．５８８％の割合で乾燥状態の固形分がそれぞれ堆積しており、その総和は１．２４０％であった。また凝縮器６、第１遠心分離機９、第２遠心分離機１０ａ，１０ｂ、第３遠心分離機１１ａ，１１ｂの内部、および観察可能な範囲での配管類の内部に汚れ物質の付着は認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の熱分解ガスの処理方法および処理装置は、ポリスチレンの熱分解により得られた熱分解ガスに含まれている微細な固形分を分離して除去するために利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る熱分解ガスの処理装置のプロセスフロー図。
【図２】第１遠心分離機９の１例を示す横断面図。
【図３】第２遠心分離機１０の周辺部分を具体的に示すプロセスフロー図。
【符号の説明】
【００８３】
１ 熱分解器
２ 反応管
３ 加熱部
４ 供給部
５ 加熱ガス発生装置
６ 凝縮器
７ 減圧装置
８ 固液分離装置
９ 第１遠心分離機
１０，１０ａ，１０ｂ 第２遠心分離機
【００８４】
１１，１１ａ，１１ｂ 第３遠心分離機
１２，１２ａ，１２ｂ，１３，１３ａ，１３ｂ 廃棄物容器
１４〜１８ ポンプ
１９ 第１蒸留装置
１９ａ リボイラ
２０ 第２蒸留装置
２０ａ リボイラ
【００８５】
２１ ホッパ
２２ 押出部
２３ 回転スクリュー
２４ 駆動部
２５ 開閉弁
２６ バーナ
２７ 油分貯留槽
３０ ボウル
【００８６】
３１ スクリュコンベア
３２ 軸
３３ 駆動プーリ
３４ 軸
３５ 導入管
３６ 駆動プーリ
３７ 螺旋翼
３８ 油分流出部
３９ 固形分流出部
５０ ケーシング
【００８７】
５１ 加熱部
５３，５４ 自動開閉弁
５５ 洗浄液槽
５６ ポンプ
５７ 自動開閉弁
５８ 液面検出手段
５９ 制御装置
６０ 自動開閉弁
６１ 流量検出手段
６２，６３ 自動開閉弁
ａ〜ｕ 配管
Ｄ１，Ｄ２ ダクト
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラスチックの熱分解器で生成した熱分解ガスの処理方法および処理装置に関し、特に熱分解ガスに含まれている微細な固形分を分離して、蒸留装置等の内部に固形分が付着することを防止した処理方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や家庭からは多量のプラスチック類が排出されるが、この廃プラスチックを資源としてリサイクルするために適した方法として熱分解方法がある。この熱分解方法は廃プラスチックを酸素不存在下に加熱して熱分解し、生成する熱分解ガスを凝縮器で凝縮することにより油分を回収する方法である。回収した油分はそのまま燃料として利用されるか、または更にその油分を蒸留装置に供給して精製し、プラスチック原料となるモノマーとして回収される。
【０００３】
熱分解を行う熱分解器には槽型と管型がある。槽型の熱分解器は底部が円錐形に形成された筒状の槽本体に攪拌および残渣掻き取り用のスクレーパを設けたもので、ある程度の滞留時間をかけて熱分解する方式であり、バッチ処理に適しているが連続運転も可能である。
【０００４】
管型の熱分解器は周囲に加熱部を配置した細長い反応管の内部に溶融プラスチックを通過させながら熱分解を行うものであり、連続運転に適している。これら熱分解器は常圧運転と減圧運転のどちらも可能であるが、例えばポリスチレンの熱分解を行う場合には、熱分解に際して生成するトルエンやエチルベンゼン等の副生物の割合を抑制できるように減圧状態で運転することが好ましい。このように熱分解器を減圧状態で運転する方法は例えば特許文献１に記載されている。
【０００５】
槽型と管型のいずれの熱分解器も、そこから流出する熱分解ガスには原料の廃ポリスチレンに含まれていた無機粉塵や、熱分解に際して生成する炭化物等の微細な固形分が僅かに含まれるが、流出する固形分は管型のほうが一般に多くなる。管型の熱分解器は細長い反応管の流出部から熱分解ガスとともに固形分および残渣が排出する。
【０００６】
そこでその残渣を一時的に貯留するために、反応管の３〜５倍程度の直径を有する熱分解滞留槽を反応管の出口部分に設けることが多い。熱分解ガスに含まれて流出する固形分の一部はその熱分解滞留槽で残渣とともに捕捉されて分離する。このような熱分解滞留槽として、例えばサイクロン効果を目的としたものが特許文献２に提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１９９８７５号公報
【特許文献２】特開２０００−２１２５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
槽型の熱分解器と管型の熱分解器のいずれであっても、流出する熱分解ガスに微細な固形分が残留することは避けられず、管型の熱分解器に前記のように熱分解滞留槽を設けた場合でも完全に固形分を捕捉することは困難である。そのような微細な固形分は蒸留装置やポンプなどの機器や周辺配管等に付着して伝熱性や流通性に悪影響を及ぼす。
【０００９】
機器や配管等に付着した固形分を取り除くためには定期的に運転を停止し、内部清掃等のメンテナンスを行う必要があるが、その都度連続運転が中断されるのでシステムの運転効率が低下する。またその問題を回避するために予備の系列を並列して設置することも考えられるが、その場合には設置コスト，運転コストがともに増加するので、解決策として好ましい案ではない。
【００１０】
そこで本発明はこのような従来の固形物付着問題を解決することを課題とし、そのための新しい熱分解ガスの処理方法の提供を目的とする。また本発明は、該処理方法を好適に実施できる処理装置の提供も目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決する本発明の熱分解ガスの処理方法は、プラスチックを熱分解する熱分解器で得られた微細な固形分を含む熱分解ガスを処理する方法であって、前記熱分解ガスを凝縮器に供給し、そこで熱分解ガスに含まれる高沸点成分を凝縮し、凝縮器から流出する凝縮成分を固液分離装置に供給し、そこで凝縮成分から固形分を分離して油分を得ることを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
上記処理方法において、前記固液分離装置として第１遠心分離機を用いることができる（請求項２）。
【００１３】
上記処理方法において、前記固液分離装置として前記第１遠心分離機に加え、第２遠心分離機および第３遠心分離機の少なくとも一方を用い、
前記凝縮成分を第１遠心分離機に供給し、そこで凝縮成分から固形分を分離し、
第２遠心分離機を用いる場合は、第１遠心分離機の油分流出部からの流出物を第２遠心分離機に供給し、そこで前記流出物を油分と固形分に分離し、
第３遠心分離機を用いる場合は、第１遠心分離機の固形分流出部からの流出物を第３遠心分離機に供給し、そこで前記流出物を油分と固形分に分離することにより、
油分を得ることができる（請求項３）。
【００１４】
上記処理方法において、第２遠心分離機を用いる場合には、その第２遠心分離機を２基以上用い、第１遠心分離機の油分流出部からの流出物を各第２遠心分離機に順次供給してそれぞれ前記流出物を油分と固形分に分離し、第３遠心分離機を用いる場合には、その第３遠心分離機を２基以上用い、第１遠心分離機の固形分流出部からの流出物を各第３遠心分離機に順次供給してそれぞれ前記流出物から油分と固形分に分離することができる（請求項４）。
【００１５】
上記処理方法において、各第２遠心分離機または各第３遠心分離機が分離操作をしていない間に、その内部を洗浄液で洗浄し、次いで乾燥し、乾燥により蒸発する残留油分を前記凝縮器に回収することができる（請求項５）。
【００１６】
上記いずれかの処理方法において、前記熱分解器の運転を停止した際に、固液分離装置の内部に付着した固形分を乾燥操作により除去することができる（請求項６）。
【００１７】
また前記課題を解決する本発明の熱分解ガスの処理装置は、プラスチックを熱分解する熱分解器で得られた微細な固形分を含む熱分解ガスを処理する装置であって、前記熱分解ガスを凝縮する凝縮器と、凝縮器で得られた凝縮成分から固形分を分離して油分を得る固液分離装置を備えていることを特徴とする（請求項７）。
【００１８】
上記処理装置において、前記固液分離装置を第１遠心分離機により構成することができる（請求項８）。
【００１９】
上記処理装置において、前記固液分離装置を前記第１遠心分離機と、第２遠心分離機および第３遠心分離機の少なくとも一方により構成し、第１遠心分離機の供給側を前記凝縮器の凝縮液排出側に接続し、
第２遠心分離機を設置する場合は、第２遠心分離機の供給側を第１遠心分離機の油分流出部に接続し、
第３遠心分離機を設置する場合は、第３遠心分離機の供給側を第１遠心分離機の固形分流出部に接続することができる（請求項９）。
【００２０】
上記処理装置において、前記第２遠心分離機を設置する場合には、その第２遠心分離機を２基以上設置してそれぞれに液面検出手段を設け、各第２遠心分離機の供給側を第１遠心分離機の油分流出部にそれぞれ自動開閉弁を介して接続し、いずれかの第２遠心分離機に設けた液面検出手段の液面検出信号が予め設定された値に達したときに、当該第２遠心分離機に設けた前記自動開閉弁を閉じて分離操作を行うように制御する制御装置を設け、 前記第３遠心分離機を設ける場合には、その第３遠心分離機を２基以上設置してそれぞれに液面検出手段を設け、各第３遠心分離機の供給側を第１遠心分離機の固形分流出部にそれぞれ自動開閉弁を介して接続し、いずれかの第３遠心分離機に設けた液面検出手段の液面検出信号が予め設定された値に達したときに、当該第３遠心分離機に設けた前記自動開閉弁を閉じて分離操作を行うように制御する制御装置を設けることができる（請求項１０）。
【００２１】
上記処理装置において、前記各第２遠心分離機または各第３遠心分離機の内部を洗浄する洗浄手段および乾燥手段を設け、前記各第２遠心分離機または各第３遠心分離機が分離操作を終了したときに、その内部の洗浄および乾燥を行えるように構成することができる（請求項１１）。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の本発明の処理方法は、凝縮器から流出する凝縮成分に含まれている微細な固形分を固液分離装置で分離することにより、油分中に含まれる微細な固形分を大幅に低減できる。そのため下流側における配管や蒸留装置等の内部に固形分が多量に付着することを防止でき、システムを長期間安定に運転できる。また本処理方法は熱分解器の連続運転を中断することなく油分から固形分を除去できる。
【００２３】
上記処理方法において、請求項２に記載のように、固液分離装置として第１遠心分離機を用いる場合は、凝縮成分から固形分を迅速且つ効率よく分離できる。
【００２４】
上記処理方法において、請求項３に記載のように、固液分離装置として前記第１遠心分離機に加え、第２遠心分離機および第３遠心分離機の少なくとも一方を用いる場合は、第１遠心分離機の油分流出部からの流出物、すなわち油分リッチな流出物を第２遠心分離機で油分と固形分に分離し、第１遠心分離機の固形分流出部からの流出物、すなわち固形分リッチな流出物を第３遠心分離機で油分と固形分に分離することができるので、固形分含有量が極めて低い油分を高い効率で回収できる。
【００２５】
上記処理方法において、請求項４に記載のように、２基以上の第２遠心分離機または２基以上の第３遠心分離機を用い、それらの分離操作を順に行うようにした場合は、第１遠心分離機を停止させることなく、２段階分離を連続的に行うことができる。
【００２６】
上記処理方法において、請求項５に記載のように、各第２遠心分離機または各第３遠心分離機が分離操作をしていない間に、その内部を洗浄液で洗浄、乾燥等を行う場合は、各第２遠心分離機または各第３遠心分離機の分離性能を最適に維持しながら２段階分離を連続的に行うことができる。また乾燥に際して発生する残留油分の蒸気を凝縮器に戻すことにより、油分の回収率をより高めることができる。
【００２７】
上記いずれかの処理方法において、請求項６に記載のように、熱分解器の運転を停止した際に、固液分離装置の内部に付着した固形分を乾燥操作により除去する場合は、熱分解器が運転を停止している間に固液分離装置を構成する各機器の内部に付着した固形分が硬く固化することを防止できる。
【００２８】
また請求項７に記載の本発明の処理装置は、凝縮器で得られた凝縮成分から固形分を分離して油分を得る固液分離装置を備えているので、前記本発明の処理方法を好適に実施できる。
【００２９】
上記処理装置において、請求項８に記載のように、固液分離装置を第１遠心分離機により構成する場合は、凝縮成分から固形分を迅速且つ効率よく分離できる。
【００３０】
上記処理装置において、請求項９に記載のように、固液分離装置を第１遠心分離機と、第２遠心分離機および第３遠心分離機の少なくとも一方により構成した装置の場合は、固形分含有量が極めて低い油分を高い効率で回収可能な装置を構成できる。
【００３１】
上記処理装置において、請求項１０に記載のように、２基以上の第２遠心分離機または２基以上の第３遠心分離機を設置した場合は、前記自動開閉弁の操作でそれらの分離操作を自動的に切り変えることにより、第１遠心分離機を停止させることなく２段階分離を連続的に行える装置を構成できる。
【００３２】
上記処理装置において、請求項１１に記載のように、各第２遠心分離機または各第３遠心分離機の内部を洗浄する洗浄手段および乾燥手段を設けた場合は、各第２遠心分離機または各第３遠心分離機の分離性能を最適に維持しながら２段階分離を連続的に行える装置を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は本発明に係る熱分解ガスの処理装置のプロセスフロー図である。なお本実施形態はプラスチックの熱分解器として管型の熱分解器を用いた例であるが、本発明は槽型の熱分解器を用いた場合にも同様に適用できる。また以下の説明ではプラスチックとしてスチレンホモ重合体やＡＳ、ＡＢＳ等のスチレン共重合体等のスチレン系ポリマー（以下、これらをポリスチレンという）を熱分解する例であるが、本発明は熱分解に適したポリエチレン等のポリオレフィン系のような他のプラスチックにも同様に適用できる。
【００３４】
図中、１は管型の熱分解器、２は細長い反応管、３は反応管２の周囲に配置した加熱部、４は供給部、５は加熱ガス発生装置、６は凝縮器、７は減圧装置、８は固液分離装置、９は第１遠心分離機、１０は第２遠心分離機、１１は第３遠心分離機、１２，１３は廃棄物容器、１４，１５，１６，１７，１８はポンプ、１９は第１蒸留装置、１９ａはリボイラ、２０は第２蒸留装置、２０ａはリボイラ、２１はホッパ、２２は押出部、２３は回転スクリュー、２４はモータ等の駆動部、２５は開閉弁、２６はバーナ，２７は油分貯留槽、ａ〜ｕは配管、Ｄ１，Ｄ２はダクトである。
【００３５】
反応管２はステンレス管などの伝熱性および耐熱性の良い金属の直管または曲管で作られ、その寸法は処理能力、処理対象物により異なるが、通常、口径は５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度、長さは５ｍ〜十数ｍ程度の範囲とされる。反応管２の周囲に配置した加熱部３はセラミックファイバーやキャスタブル等の断熱材で断熱された周壁を有し、その一方に加熱ガス発生装置５に接続したダクトＤ１が連通し、他方に熱交換後の加熱ガスを排ガスとして排出するダクトＤ２が連通する。加熱ガス発生装置５は燃焼室と気体燃料または液体燃料を燃焼するバーナ２６を有し、バーナ２６には重油などの液体燃料が供給されるが、後述するように低沸点成分を気体燃料として供給することもできる。
【００３６】
供給装置４は細かく粉砕した廃ポリスチレンを加熱溶融し，得られた溶融ポリスチレンを熱分解器１の反応管２に供給するものである。図１に示す供給装置４は一般にプラスチック射出成形機用として用いられている押出機、またはそれに類する構造の押出機を使用しており、ポリスチレンを投入するホッパ２１と押出部２２を備えている。押出部２２はポリスチレンを加熱溶融する加熱溶融部とそれから延長する筒体を備え、筒体の内部に溶融ポリスチレンを押し出す回転スクリュー２３が配置され、その回転スクリュー２３はモータ等の駆動部２４で回転駆動される。なおホッパ２１内には所望により超音波式等のブリッジブレーカが設けられる。
【００３７】
凝縮器６は冷却水が流通する冷却管を備え、熱分解器１から流出する熱分解ガスをその冷却管と熱交換して冷却し、スチレンを含む高沸点を凝縮して凝縮成分を排出するものである。凝縮器６にはその供給側に熱分解ガスを流入させる配管ｂと、凝縮成分をその排出側から排出する配管ｃと、低沸点成分をその排出側から流出する配管ｄが接続され、配管ｄに真空ポンプ等の減圧装置７が設けられる。
【００３８】
本実施形態では固液分離装置８を第１遠心分離機９、第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１で構成している。第１遠心分離機９は処理容量が比較的大きものを使用し、第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１は処理容量が比較的小さいものを使用する。第１遠心分離機９は配管ｃから供給される凝縮成分に含まれる油分と固形分を遠心分離するもので、配管ｅから分離された油分リッチな流出物が流出し、配管ｆから分離された固形分リッチな流出物が流出する。
【００３９】
第２遠心分離機１０は第１遠心分離機９の油分流出部からの油分リッチな流出物を油分と固形分に分離するもので、分離した油分を配管ｊからポンプ１４によって油分貯留槽２７に排出し、分離した固形分を配管ｈから廃棄物容器１２に排出する。第３遠心分離機１１は第１遠心分離機９の固形分流出部からの固形分リッチな流出物を油分と固形分に分離するもので、分離した油分を配管ｋからポンプ１５によって配管ｃに排出して第１遠心分離機９の供給側に戻し、分離した固形分を配管ｉから廃棄物容器１３に排出する。なお廃棄物容器１２，１３は、熱分解器１を連続運転する平均的な時間に排出する固形分量の１２０％程度の内容積を有するものを設置する。
【００４０】
第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１は、後述するように、それぞれの分離操作を終了後にその内部の洗浄と乾燥を行うように構成されるが、乾燥に際して内部に残留する油分が蒸発するので、その蒸発した油分を配管ｇにより凝縮器６に戻す。なお、図１には第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１が１基ずつ示されているが、後述するように、これらはそれぞれ２基ずつ設けられ，交互に切り換えて分離操作するようになっている。しかし第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１をそれぞれ３基もしくはそれ以上設け、それらを順に切り換えて分離操作を行うように構成することもできる。
【００４１】
図２は上記第１遠心分離機９の１例を示す横断面図である。図２に示す第１遠心分離機９は一般に下水汚泥の固液分離などに用いられている所謂「デカンタ型」の遠心分離機である。この遠心分離機は筒状のボウル３０と、ボウル３０内に配置されたスクリュコンベア３１を備え、ボウル３０の軸３２に駆動プーリ３３が設けられ、その駆動プーリ３３が図示しない駆動モータで回転駆動される。
【００４２】
スクリュコンベア３１の軸３４は一部が中空部とされ、その中空部の周壁に噴出孔が形成され、端部から導入管３５が挿入される。さらに軸３４の外周部に螺旋翼３７が設けられ、軸３４の外部に延長した部分に駆動プーリ３６が連結され、その駆動プーリ３６が図示しない駆動モータで回転駆動される。そして導入管３５の入口部が第１遠心分離機９への凝縮成分の供給側を構成する。
【００４３】
ボウル３０は駆動プーリ３３からの駆動力により、例えば１０００〜２０００回転／分で回転駆動され、スクリュコンベア３１は駆動プーリ３６からの駆動力により、ボウル３０より僅かの回転差で回転駆動される。分離すべき凝縮成分は図２の右端から矢印のように軸３５の内部に供給され、スクリュコンベア３１の中空部を経てその噴出孔からボウル３０の内部に噴出する。
【００４４】
ボウル３０内に噴出した凝縮成分は高速回転による遠心力を受け、油分と固形分とに分けられ、油分はボウル３０の内壁面に沿って左方向に移動し、油分流出部３８から配管ｅに油分リッチな流出物として流出する。一方、遠心力によりボウル３０の内壁面に押し付けられた固形分は、スクリュコンベア３１の螺旋翼３７に押されて右方向に移動し、固形分流出部３９から配管ｆに固形分リッチな流出物として流出する。
【００４５】
図３は第２遠心分離機１０の周辺部分を具体的に示すプロセスフロー図である。（なお第３遠心分離機１１の場合も図３に示す第２遠心分離機１０とその周辺部分は同様に構成される。）第２遠心分離機１０は、第２遠心分離機１０ａと第２遠心分離機１０ｂの２基を並列に接続して構成される。また第２遠心分離機１０ａと第２遠心分離機１０ｂは同じように構成され、その分離容量は第１遠心分離機９の分離容量の５０〜６０％程度とされる。
【００４６】
第２遠心分離機１０ａ，１０ｂは筒状で縦型のケーシング５０と、ケーシング５０の外側に設けた電熱ヒータ等の加熱部５１と、内部に回転自在に配置した細かいメッシュ（好ましくは最もメッシュ値の大きいもの、例えば４４０メッシュ）の円筒形のステンレススクリーン容器を有する。そして前記加熱部５１が乾燥手段を構成する。なお、第２遠心分離機１０ａ，１０ｂは一般に使用されている中心軸回転式円筒形のものを縦置きにして使用することもできる。
【００４７】
ケーシング５０の上部の供給側に第１遠心分離機９からの油分リッチな流出物を導入する配管ｅが連通し、その配管ｅに電磁弁等の自動開閉弁５３が設けられる。またケーシング５０の上部には蒸発する残留油分を排出する配管ｇが連通するとともに、分離した油分を排出する配管ｊが連通し、その配管ｊに自動開閉弁５４とポンプ１４が設けられる。そしてこれら配管ｊ，自動開閉弁５４およびポンプ１４により第２遠心分離機１０ａ，１０ｂの油分排出手段を構成する。一方、ケーシング５０の下部はテーパ状に断面が縮小され、その底部に分離した固形分を廃棄物容器１２ａ（１２ｂ）に排出する配管ｉが連通し、その配管に自動開閉弁６０が設けられる。
【００４８】
第２遠心分離機１０ａ，１０ｂには油分を溶解する洗浄液、例えばスチレン溶液を洗浄液槽５５から供給する配管ｒと、その洗浄液を洗浄液槽５５に戻す配管ｓが接続され、配管ｒにポンプ５６と自動開閉弁５７が設けられる。洗浄液槽５５には自動開閉弁６３を設けた配管ｔにより清浄なスチレン溶液が補給され、洗浄液槽５５から自動開閉弁６２を設けた配管ｕにより洗浄によって汚れた洗浄液が排出され、例えば図１の加熱ガス発生装置５のバーナ２６に液体燃料として供給される。そして前記洗浄液槽５５、配管ｒ、配管ｓ、ポンプ５６、自動開閉弁５７等により洗浄手段が構成される。
【００４９】
第２遠心分離機１０ａ，１０ｂには油分の液面を検出する液面検出手段５８が設けられ、その液面検出手段５８の液面検出信号が制御装置５９に入力される。そして制御装置５９から自動電磁弁５３，５４，５７，ポンプ１４，５６等に後述するような各種の制御信号が出力される。制御装置５９は例えばコンピュータ装置により構成され、その記憶部に格納された制御プログラムによって各種制御が実行される。
【００５０】
なお図３のプロセスフローは前記のように第３遠心分離機１１についても適用されるが、第３遠心分離機１１の場合は、その供給側に第１遠心分離機９の固形分流出部３９が接続され、その油分流出側から流出する油分が点線で示す配管ｋ（および図示しないポンプ１５）から配管ｃを経由して第１遠心分離機９に戻る点が異なる。
【００５１】
再び図１において、油分貯留槽２７にはポンプ１６を設けた配管ｌが接続され、配管ｌの先端は第１蒸留装置１９の中段に連通する。第１蒸留装置１９の底部にリボイラ１９ａが設けられ、上部にトルエンやエチルベンゼン等の低沸点成分を流出する配管ｍが連通し、下部にスチレンを含む高沸点成分を流出する配管ｎが連通し、その配管ｎにポンプ１７が設けられる。そして配管ｎの先端は第２蒸留装置２０の中段に連通する。
【００５２】
第２蒸留装置２０の底部にリボイラ２０ａが設けられ、上部にスチレンからなる低沸点成分を流出する配管ｏが連通し、その配管ｏの先端は図示しないスチレン回収タンクに連通する。また第２蒸留装置２０の下部にスチレンのトリマーやダイマーを含む高沸点成分（重質油）を流出する配管ｐが連通し、その配管ｐにポンプ１８が設けられる。そして配管ｐの先端は図示しない重質油回収タンクに連通する。
【００５３】
リボイラ１９ａ，２０ａには前記加熱部３から熱分解器１を介しダクトＤ２が接続され、その排ガスがリボイラ１９ａ，２０ａの加熱源になる。なお第１蒸留装置１９、第２蒸留装置２０は多段の棚またはラッシリングを充填した一般的な蒸留塔を使用することができる。
【００５４】
次に、上記プロセスフローにより熱分解ガスを処理する方法について説明する。最初に熱分解系統と蒸留系統の運転準備を行う。先ず加熱ガス発生装置５を運転して８００℃〜１０００℃程度の加熱ガスを熱分解器１の加熱部３に供給し、反応管２の内部をポリスチレンの熱分解温度である６００〜８００℃程度になるように昇温する。さらに減圧装置７を運転して溶融ポリスチレン系統および熱分解ガス系統の内部空気を排出して酸素不存在状態とするとともに、系統内の圧力を例えば２ｋＰａ〜１０ｋＰａ程度に減圧する。その際、配管ａに設けた開閉弁２５を閉じ、外部から窒素等の不活性ガスを供給して系統内を酸素不存在状態にする。
【００５５】
さらに蒸留系統の内部も図示しない減圧装置で２ｋＰａ〜１０ｋＰａ程度に減圧するとともに、リボイラ１９ａ，２０ａに外部から熱源を供給し、第１蒸留装置１９および第２蒸留装置２０の内部を例えば６０〜１５０℃程度の蒸留に適した温度に昇温する。
【００５６】
次に、供給装置４を運転して溶融ポリスチレンを反応管２に供給することにより熱分解運転を開始する。すなわち図示しない粉砕装置などで細かく粉砕した廃ポリスチレンを空気輸送やコンベアでホッパ２１に供給し、その廃ポリスチレンを加熱溶融部に供給し、そこで２００〜２５０℃程度に加熱して溶融ポリスチレンにする。溶融ポリスチレンは駆動部２４で駆動される回転スクリュー２３により押し出され、配管ａを経て反応管２の導入部に流入する。なお発泡ポリスチレンの場合は溶剤で減容処理をしてから供給装置４に供給する。また配管ａの外周は断熱層で被覆される。
【００５７】
反応管２に流入した溶融ポリスチレンは、その内部を通過する間に周囲から加熱されて徐々に熱分解し、排出部から生成した熱分解ガスが配管ｂに流出する。配管ｂの熱分解ガスは凝縮器６に流入し、そこで冷却されてスチレン、スチレンのダイマー、スチレンのトリマー等の高沸点成分が凝縮し、油分として配管ｃから１次遠心分離機９に排出する。一方トルエンやエチルベンゼン等の低沸点成分は低沸点ガスとして配管ｄから排出し、例えば前記加熱ガス発生装置５に気体燃料の少なくとも一部として供給される。
【００５８】
図２，図３に示すように、１次遠心分離機９に流入した凝縮成分はそこで１０００〜２０００回転／分程度で回転するボウル３０内で油分と固形分に分離される。分離操作により油分流出部３８から流出する油分リッチな流出物は、配管ｅを経て１番目の第２遠心分離機１０ａに供給され、１次遠心分離機９の固形分流出部３９から流出する固形分リッチな流出物は配管ｆを経て１番目の第３遠心分離機１１ａ（図１では符号１１）に供給される。
【００５９】
すなわち、最初に１番目の第２遠心分離機１０ａと１番目の第３遠心分離機１１ａにそれぞれ前記流出物を供給するように、制御装置５９はそれらの自動開閉弁５３を開け、自動開閉弁５４，５７，６０を閉じた状態とする。なお１次遠心分離機９の油分流出部３８から流出する油分リッチな流出物は、油分が主成分で、未分解ポリスチレンの微細な粒と不純物固形物の微細な粒を僅かに含む粘性の低い液体であり、固形分流出部３９から流出する固形分リッチな流出物は、上記未分解ポリスチレンの微細な粒と不純物固形物の微細な粒が主体で、それに僅かな油分が付着した全体的に粘性の高いゲル状物である。
【００６０】
先ず第２遠心分離機１０についてその動作を説明する。１番目の第２遠心分離機１０ａの内部における前記流出物の液面が前記液面検出手段５８により検出され、その液面検出値が予め設定された値に達すると、制御装置５９から１番目の第２遠心分離機１０ａに制御信号が出力され、自動開閉弁５３を閉状態として前記流出物の供給を停止する。更にその駆動モータを駆動して１番目の第２遠心分離機１０ａの分離操作を開始する。なお分離操作は２５００〜３０００回転／分程度の高速回転で所定時間行われる。以上の制御信号に加えて制御装置５９から２番目の第２遠心分離機１０ｂにも制御信号が出力され、その自動開閉弁５３を開状態、自動開閉弁５４，５７，６０を閉状態とし、配管ｅからの前記流出物を２番目の第２遠心分離機１０ｂに供給する。
【００６１】
１番目の第２遠心分離機１０ａの分離操作が完了すると、その完了信号（例えばタイマーのセットアップ信号）により制御装置５９から１番目の第２遠心分離機１０ａに制御信号が出力され、駆動モータを停止し、自動開閉弁５４を開け、ポンプ１４を運転する。すなわち１番目の第２遠心分離機１０ａは分離した油分を配管ｊから油分貯留槽２７へ排出する排出操作に移る。
【００６２】
１番目の第２遠心分離機１０ａの油分が排出されると、例えば１番目の第２遠心分離機１０ａ底部付近に設けた液面検出手段（図示せず）から制御装置５９に排出完了信号が出力されて、それによって制御装置５９から制御信号が出力され、自動開閉弁５４を閉じ、ポンプ１４を停止して油分の排出操作を終了する。
【００６３】
１番目の第２遠心分離機１０ａにおける油分の排出操作が終了したら、次に制御装置５９から制御信号が出力され、その自動開閉弁５７を開けて洗浄液槽５５の洗浄液を配管ｒからポンプ５６により１番目の第２遠心分離機１０ａの内部に供給する。なお該内部から流出する洗浄液は配管ｓを経て洗浄液槽５５に循環する。洗浄液の循環を所定時間続けると１番目の第２遠心分離機１０ａの内部（具体的にはステンレススクリーン容器やケーシング５０の内壁面）に付着している油分が洗浄液に溶解して除去される。すなわちスチレン、熱分解時の副生物や未分解ポリスチレン、その他の油成分などの有機物質の大半がスチレンに溶解して除去される。
【００６４】
油分が溶解した時点（例えばタイマーのセットアップ）で制御装置５９から制御信号が出力され、自動開閉弁５７を閉じて洗浄操作を終了し、次にその加熱部５１を作動して内部の乾燥操作に移る。１番目の第２遠心分離機１０ａの内部を加熱部５１で６０〜８０℃程度に加熱して乾燥すると、固形分を内壁に付着させていた油分が蒸発するので、該固形分が内壁から剥離しやすくなり、ある程度乾燥が進行すると固形分は自重により底部に自然落下する。
【００６５】
底部に落下した固形分がある程度堆積したら、制御装置５９に設けた操作部（図示せず）からの指令により、制御信号を出力して自動開閉弁６０を開け、配管ｉから廃棄物容器１２ａに固形分を排出する。一方、乾燥により固形分に付着していた油分、および内部に残留していた油分は前記のように蒸発するが、その蒸発した油分は配管ｇを経て凝縮器６に回収される。乾燥操作が終了したら制御装置５９から前記加熱部５１に加熱停止の制御信号を出力する。そして２番目の第２遠心分離機１０ｂへの前記流出物の供給の終了後の次の切換に備えて待機する。
【００６６】
２番目の第２遠心分離機１０ｂへの前記流出物の供給が終了したら、すなわち液面が予め設定した値に達したら、前記１番目の第２遠心分離機１０ａについて説明した手順で、制御装置５９からの制御信号により、２番目の第２遠心分離機１０ｂの分離操作、油分排出操作、洗浄操作および乾燥操作を順次行う。一方、１番目の第２遠心分離機１０ａへの前記流出物の供給操作を再び開始する。このようにして１番目の第２遠心分離機１０ａと２番目の第２遠心分離機１０ｂを交互に切り換えて固形分の分離を連続して行うことができる。なお、第２遠心分離機１０を３基以上設ける場合にはそれらを順に切り換えて固形分の分離を行うことができる。
【００６７】
上記一連の操作において、第２遠心分離機１０ａ，１０ｂにおける１回の分離操作による内部汚染の程度が比較的少ない場合は、洗浄操作および乾燥操作を分離操作ごとに行う必要がないので、数回の分離操作ごとに一回行うようにしてもよい。なお切換操作の確実性からいえば、一方の第２遠心分離機１０における分離操作、油分排出操作、洗浄操作および乾燥操作は、他方の第２遠心分離機１０への前記流出物の供給操作が終わるまでに終了することが望ましい。なお実験によれば、第２遠心分離機１０における前記流出物を運転適合量まで充填する時間は通常５〜６分程度かかるが、分離操作は１分程度、洗浄操作は１．５〜２分程度、乾燥と固形分排出操作は１．５〜２分程度であり、上記条件を十分に満足する。
【００６８】
一方、洗浄液槽５５の洗浄液は前記のような洗浄操作を繰り返すことで次第に不純物により汚染してくる。洗浄液が汚染するとその洗浄力も低下し、それにより第２遠心分離機１０や第３遠心分離機１１の分離能力が低下する。実験によれば、このような分離能力の低下は配管ｊまたは配管ｋを流れる油分の流量から判断できることが分かった。
【００６９】
そこで本実施形態では配管ｊおよび配管ｋにそれぞれ流量検出手段６１を設け、その流量検出信号が予め設定された値を下回った時点で、洗浄液が汚染されたものと判断し、その信号を受けた制御装置５９は洗浄液槽５５に制御信号を出力して洗浄液の更新を行う。すなわち配管ｕに設けた自動開閉弁６２を開けて洗浄液槽５５から汚染した洗浄液を排出し、新しい洗浄液を配管ｔに設けた自動開閉弁６３を開けて補給する操作を行う。
【００７０】
第３の遠心分離機１１における固形分の分離手順も上記第２の遠心分離機１０における固形分の分離手順と同様に、２基の第３の遠心分離機１１ａ，１１ｂを交互に切り換えて分離操作、油分排出操作、洗浄操作および乾燥操作を実施できるが、その動作説明は上記第２の遠心分離機１０の場合と重複するので省略する。また３基以上の第３の遠心分離機１１を設ける場合も前記第２の遠心分離機１０における操作と同様な操作で固形分を分離することができる。なお第３遠心分離機１１の分離操作は３０００〜３５００回転／分程度の速度で行われる。
【００７１】
これまでに説明した固液分離装置８を構成する第１遠心分離機９の分離操作時におけるボウル３０の回転数、スクリュコンベア３１の回転数、あるいは第２遠心分離機１０と第３遠心分離機１１の分離操作時における回転数、洗浄操作時における回転数、乾燥操作における温度範囲等は、それら装置に投入する材料組成などを考慮し，予め実験によって設定することが望ましい。
【００７２】
次に蒸留操作について説明する。図１において、第１蒸留装置１９の中段に供給した油分はそこで蒸留により分離され、トルエン，エチルベンゼン等の低沸点成分が上部から配管ｍに流出して図示しない回収タンクに回収され、その少なくとも一部は前記加熱ガス発生装置５に燃料ガスとして供給される。一方、スチレン，スチレンのダイマーやトリマーなどの高沸点成分は下部から配管ｎに流出し、ポンプ１７で第２蒸留装置２０の中段に供給される。
【００７３】
第２蒸留装置２０に供給された高沸点成分は、そこでさらに蒸留により分離され、スチレンからなる低沸点成分が上部から配管ｏに流出して図示しないスチレン回収タンクに回収される。スチレン回収タンクに貯留されたスチレンの一部は前記洗浄液槽５５に洗浄液として補給される。またスチレンのダイマーやトリマーを含む高沸点成分は下部から配管ｐに流出し、ポンプ１８で図示しない重質油回収タンクに回収され、貯留された重質油の少なくとも一部は前記加熱ガス発生装置５に燃料油として供給される。
【００７４】
以上の実施形態では、固液分離装置８を第１遠心分離機９、第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１で構成しているが、本発明の処理装置は必ずしもこの構成に制限されるものではない。例えば、第１遠心分離機９で凝縮成分から固形分を分離して得られる油分が、下流側の配管類や機器にかなり長期間流通させた場合でも、それらに悪影響を及ぼさない程度の固形分含有量であれば、第２遠心分離機１０を設ける必要性は少ない。
【００７５】
また、第１遠心分離機９から流出する固形分リッチな流出物に含まれる油分の含有量が極めて少ない場合は、第３遠心分離機１１を設けずに、その流出物を直接廃棄物容器１３に排出することもできる。
【００７６】
長時間連続運転をした熱分解器１を停止した際に、凝縮器６より下流側の機器内部に固形分が付着している場合には、それら固形分が硬く固着する前に除去しておくことが望ましい。除去対象は第１遠心分離機９、第２遠心分離機１０、第３遠心分離機１１、廃棄物容器１２，１３などの内部であり、それら内部を乾燥して剥離し易くしてから除去する。なお、第２遠心分離機１０と第３遠心分離機１１については前記の乾燥，除去操作を同じ操作を行えばよい。
【実施例】
【００７７】
図１のプロセスフローにより廃ポリスチレンの熱分解および生成した熱分解ガスの処理を行った。原料としてポリスチレンペーパ（ＰＳＰ）廃棄物を直径０．３〜０．５ｃｍの粒度に加工し、それを供給装置４のホッパ２１に供給した。供給装置４で得られた溶融ポリスチレンを１５０Ｋｇ／時間の割合で連続的に熱分解器１の反応管２に供給し、７００℃程度の熱分解温度で熱分解を１００時間行った。
【００７８】
ポリスチレンペーパには成形核剤として無機物質であるタルクが１％程度含まれている。そこで凝縮器６から流出する凝縮成分から固形分を分離する第１遠心分離機９の分離操作時におけるボウル３０の回転数を２０００ｒｐｍ、スクリュコンベア３１の回転数をそれより僅か異なる回転にし、第２の遠心分離機１０（１０ａ，１０ｂ）の分離操作時における回転数を３０００ｒｐｍ、洗浄時における回転数を１００ｒｐｍ、乾燥温度を８０℃に設定し、第３遠心分離機１１（１１ａ，１１ｂ）の分離時における回転数を３５００ｒｐｍ、洗浄時における回転数を１００ｒｐｍ、乾燥温度を８０℃に設定して、固形分の分離操作等を行った。
【００７９】
１００時間の運転期間中、固液分離装置８から油分回収槽２７に流出した油分には固形分が実質的に含まれておらず、第１蒸留装置１９および第２蒸留装置２０による蒸留操作の効率も低下しなかった。また固液分離装置８を構成する各遠心分離機も運転中断することなく連続運転ができた。なお１００時間の運転期間の終了近くにおけるスチレンの収率および純度は、従来装置におけるメンテナンス良好な場合の収率および純度のレベルを維持していた。
【００８０】
１００時間の連続運転を終了した後、固液分離装置８の系統温度が常温に冷却してから固形分を排出した廃棄物容器１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂを調べたところ、原料ポリスチレンに対し、０．０２０％、０．０２２％、０．６１０％、０．５８８％の割合で乾燥状態の固形分がそれぞれ堆積しており、その総和は１．２４０％であった。また凝縮器６、第１遠心分離機９、第２遠心分離機１０ａ，１０ｂ、第３遠心分離機１１ａ，１１ｂの内部、および観察可能な範囲での配管類の内部に汚れ物質の付着は認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の熱分解ガスの処理方法および処理装置は、ポリスチレンの熱分解により得られた熱分解ガスに含まれている微細な固形分を分離して除去するために利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る熱分解ガスの処理装置のプロセスフロー図。
【図２】第１遠心分離機９の１例を示す横断面図。
【図３】第２遠心分離機１０の周辺部分を具体的に示すプロセスフロー図。
【符号の説明】
【００８３】
１ 熱分解器
２ 反応管
３ 加熱部
４ 供給部
５ 加熱ガス発生装置
６ 凝縮器
７ 減圧装置
８ 固液分離装置
９ 第１遠心分離機
１０，１０ａ，１０ｂ 第２遠心分離機
【００８４】
１１，１１ａ，１１ｂ 第３遠心分離機
１２，１２ａ，１２ｂ，１３，１３ａ，１３ｂ 廃棄物容器
１４〜１８ ポンプ
１９ 第１蒸留装置
１９ａ リボイラ
２０ 第２蒸留装置
２０ａ リボイラ
【００８５】
２１ ホッパ
２２ 押出部
２３ 回転スクリュー
２４ 駆動部
２５ 開閉弁
２６ バーナ
２７ 油分貯留槽
３０ ボウル
【００８６】
３１ スクリュコンベア
３２ 軸
３３ 駆動プーリ
３４ 軸
３５ 導入管
３６ 駆動プーリ
３７ 螺旋翼
３８ 油分流出部
３９ 固形分流出部
５０ ケーシング
【００８７】
５１ 加熱部
５３，５４ 自動開閉弁
５５ 洗浄液槽
５６ ポンプ
５７ 自動開閉弁
５８ 液面検出手段
５９ 制御装置
６０ 自動開閉弁
６１ 流量検出手段
６２，６３ 自動開閉弁
ａ〜ｕ 配管
Ｄ１，Ｄ２ ダクト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックを熱分解する熱分解器１で得られた微細な固形分を含む熱分解ガスを処理する方法において、前記熱分解ガスを凝縮器６に供給して高沸点成分を凝縮し、凝縮器６から流出する凝縮成分を固液分離装置８に供給し、固形分を分離して油分を得ることを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記固液分離装置８として第１遠心分離機９を用いることを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項３】
請求項２において、前記固液分離装置８として前記第１遠心分離機９に加え、第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１の少なくとも一方を用い、
前記凝縮成分を第１遠心分離機９に供給し、そこで凝縮成分から固形分を分離し、
第２遠心分離機１０を用いる場合は、第１遠心分離機９の油分流出部３８からの流出物を第２遠心分離機１０に供給し、そこで前記流出物を油分と固形分に分離し、
第３遠心分離機１１を用いる場合は、第１遠心分離機９の固形分流出部３９からの流出物を第３遠心分離機１１に供給し、そこで前記流出物を油分と固形分に分離することにより、
油分を得ることを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項４】
請求項３において、前記第２遠心分離機１０を用いる場合には、その第２遠心分離機１０を２基以上用い、第１遠心分離機９の油分流出部３８からの流出物を各第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）に順次供給してそれぞれ前記流出物を油分と固形分に分離し、前記第３遠心分離機１１を用いる場合には、その第３遠心分離機１１を２基以上用い、第１遠心分離機９の固形分流出部３９からの流出物を各第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）に順次供給してそれぞれ前記流出物から油分と固形分に分離することを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項５】
請求項４において、前記各第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）または各第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）が分離操作をしていない間に、その内部を洗浄液で洗浄し、次いで乾燥し、乾燥により蒸発する残留油分を前記凝縮器６に回収することを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、前記熱分解器１の運転を停止した際に、固液分離装置８の内部に付着した固形分を乾燥操作により除去することを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項７】
プラスチックを熱分解する熱分解器１で得られた微細な固形分を含む熱分解ガスを処理する装置において、前記熱分解ガスを凝縮する凝縮器６と、凝縮器６で得られた凝縮成分から固形分を分離して油分を得る固液分離装置８を備えていることを特徴とする熱分解ガスの処理装置。
【請求項８】
請求項７において、前記固液分離装置８を第１遠心分離機９により構成したことを特徴とする熱分解ガスの処理装置。
【請求項９】
請求項８において、前記固液分離装置８を前記第１遠心分離機９と、第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１の少なくとも一方により構成し、第１遠心分離機９の供給側を前記凝縮器６の凝縮液排出側に接続し、
第２遠心分離機１０を設置する場合は、第２遠心分離機１０の供給側を第１遠心分離機９の油分流出部３８に接続し、
第３遠心分離機１１を設置する場合は、第３遠心分離機１１の供給側を第１遠心分離機９の固形分流出部３９に接続することを特徴とする熱分解ガスの処理装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記第２遠心分離機１０を設置する場合には、その第２遠心分離機１０を２基以上設置してそれぞれに液面検出手段５８を設け、各第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）の供給側を第１遠心分離機９の油分流出部３８にそれぞれ自動開閉弁５３を介して接続し、いずれかの第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）に設けた液面検出手段５８の液面検出信号が予め設定された値に達したときに、当該第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）に設けた前記自動開閉弁５３を閉じて分離操作を行うように制御する制御装置５９を設け、
前記第３遠心分離機１１を設ける場合には、その第３遠心分離機１１を２基以上設置してそれぞれに液面検出手段５８を設け、各第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）の供給側を第１遠心分離機９の固形分流出部３９にそれぞれ自動開閉弁５３を介して接続し、いずれかの第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）に設けた液面検出手段５８の液面検出信号が予め設定された値に達したときに、当該第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）に設けた前記開閉弁５３を閉じて分離操作を行うように制御する制御装置５９を設けたことを特徴とする熱分解ガスの処理装置。
【請求項１１】
請求項９において、前記各第２遠心分離機１０または各第３遠心分離機１１の内部を洗浄する洗浄手段および乾燥手段を設け、前記各第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）または各第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）の分離操作が終了したときに、その内部の洗浄および乾燥を行えるように構成したことを特徴とする熱分解ガスの処理装置。
【請求項１】
プラスチックを熱分解する熱分解器１で得られた微細な固形分を含む熱分解ガスを処理する方法において、前記熱分解ガスを凝縮器６に供給して高沸点成分を凝縮し、凝縮器６から流出する凝縮成分を固液分離装置８に供給し、固形分を分離して油分を得ることを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記固液分離装置８として第１遠心分離機９を用いることを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項３】
請求項２において、前記固液分離装置８として前記第１遠心分離機９に加え、第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１の少なくとも一方を用い、
前記凝縮成分を第１遠心分離機９に供給し、そこで凝縮成分から固形分を分離し、
第２遠心分離機１０を用いる場合は、第１遠心分離機９の油分流出部３８からの流出物を第２遠心分離機１０に供給し、そこで前記流出物を油分と固形分に分離し、
第３遠心分離機１１を用いる場合は、第１遠心分離機９の固形分流出部３９からの流出物を第３遠心分離機１１に供給し、そこで前記流出物を油分と固形分に分離することにより、
油分を得ることを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項４】
請求項３において、前記第２遠心分離機１０を用いる場合には、その第２遠心分離機１０を２基以上用い、第１遠心分離機９の油分流出部３８からの流出物を各第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）に順次供給してそれぞれ前記流出物を油分と固形分に分離し、前記第３遠心分離機１１を用いる場合には、その第３遠心分離機１１を２基以上用い、第１遠心分離機９の固形分流出部３９からの流出物を各第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）に順次供給してそれぞれ前記流出物から油分と固形分に分離することを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項５】
請求項４において、前記各第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）または各第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）が分離操作をしていない間に、その内部を洗浄液で洗浄し、次いで乾燥し、乾燥により蒸発する残留油分を前記凝縮器６に回収することを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、前記熱分解器１の運転を停止した際に、固液分離装置８の内部に付着した固形分を乾燥操作により除去することを特徴とする熱分解ガスの処理方法。
【請求項７】
プラスチックを熱分解する熱分解器１で得られた微細な固形分を含む熱分解ガスを処理する装置において、前記熱分解ガスを凝縮する凝縮器６と、凝縮器６で得られた凝縮成分から固形分を分離して油分を得る固液分離装置８を備えていることを特徴とする熱分解ガスの処理装置。
【請求項８】
請求項７において、前記固液分離装置８を第１遠心分離機９により構成したことを特徴とする熱分解ガスの処理装置。
【請求項９】
請求項８において、前記固液分離装置８を前記第１遠心分離機９と、第２遠心分離機１０および第３遠心分離機１１の少なくとも一方により構成し、第１遠心分離機９の供給側を前記凝縮器６の凝縮液排出側に接続し、
第２遠心分離機１０を設置する場合は、第２遠心分離機１０の供給側を第１遠心分離機９の油分流出部３８に接続し、
第３遠心分離機１１を設置する場合は、第３遠心分離機１１の供給側を第１遠心分離機９の固形分流出部３９に接続することを特徴とする熱分解ガスの処理装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記第２遠心分離機１０を設置する場合には、その第２遠心分離機１０を２基以上設置してそれぞれに液面検出手段５８を設け、各第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）の供給側を第１遠心分離機９の油分流出部３８にそれぞれ自動開閉弁５３を介して接続し、いずれかの第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）に設けた液面検出手段５８の液面検出信号が予め設定された値に達したときに、当該第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）に設けた前記自動開閉弁５３を閉じて分離操作を行うように制御する制御装置５９を設け、
前記第３遠心分離機１１を設ける場合には、その第３遠心分離機１１を２基以上設置してそれぞれに液面検出手段５８を設け、各第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）の供給側を第１遠心分離機９の固形分流出部３９にそれぞれ自動開閉弁５３を介して接続し、いずれかの第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）に設けた液面検出手段５８の液面検出信号が予め設定された値に達したときに、当該第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）に設けた前記開閉弁５３を閉じて分離操作を行うように制御する制御装置５９を設けたことを特徴とする熱分解ガスの処理装置。
【請求項１１】
請求項９において、前記各第２遠心分離機１０または各第３遠心分離機１１の内部を洗浄する洗浄手段および乾燥手段を設け、前記各第２遠心分離機（１０ａ，１０ｂ）または各第３遠心分離機（１１ａ，１１ｂ）の分離操作が終了したときに、その内部の洗浄および乾燥を行えるように構成したことを特徴とする熱分解ガスの処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２０８８（Ｐ２００６−２０８８Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８１６３０（Ｐ２００４−１８１６３０）
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（３９００１４５６８）東芝プラントシステム株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（３９００１４５６８）東芝プラントシステム株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
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