JP3554950B2 - 廃プラスチック油化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチックを熱分解させ、発生した熱分解ガスを冷却、凝縮させ、凝縮油を回収する廃プラスチック油化装置に関し、特に、凝縮しなかったガス（エチレン、メタン、エタン等の低分子成分であり、以下軽質ガスと称す）の有効利用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃プラスチックを熱分解する熱分解釜と、熱分解釜より発生する油蒸気および分解ガスを凝縮する凝縮装置と、凝縮した油分を蓄える油回収タンクと、油回収タンクから熱分解釜の加熱バーナに凝縮油を供給する凝縮油供給ラインとを備えている廃プラスチック油化装置は、従来より知られている。
【０００３】
上記従来の廃プラスチック油化装置は、廃プラスチックを熱分解し、分解ガスとするためには高エネルギーを必要とし、そのエネルギーすべてを凝縮油の燃焼により得ていた。また、凝縮装置で凝縮しなかった軽質ガスは、水で洗浄後、オフガス燃焼炉で燃やされて大気に放出されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置は、このように、高エネルギーを持った軽質ガスを無駄に大気に放出するものであり、効率的ではなかった。
【０００５】
本発明は、高エネルギーを持った軽質ガスを無駄にしないで有効に利用することにより、効率的な運転が可能な廃プラスチック油化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による廃プラスチック油化装置は、廃プラスチックを熱分解する熱分解釜と、熱分解釜より発生する油蒸気および分解ガスを凝縮する凝縮装置と、凝縮した油分を蓄える油回収タンクと、油回収タンクから熱分解釜加熱用バーナに凝縮油を供給する凝縮油供給ラインと、凝縮装置で凝縮しなかったガス分を上記バーナに供給するガス供給ラインとを備えている廃プラスチック油化装置において、凝縮装置で凝縮しなかったガス分を蓄えるガス回収用の第１および第２ガスタンクと、凝縮装置に近い第１ガスタンクの後流側に設けられてガス分を第２ガスタンクに送るとともに第１ガスタンク内圧力が所定圧力以下または第２ガスタンク内圧力が高位所定圧力となった場合に停止する昇圧ブロワーとをさらに備えており、第１タンク内の圧力が設定範囲内にあるときには、第１タンク内ガスが第２タンクを経てバーナに供給されて油・ガス混焼運転およびガス専焼運転のいずれかとされ、第１タンク内圧力および第２タンク内圧力が両方とも設定圧力以下のときには、油専焼運転とされることを特徴とするものである。
【０００７】
余剰のガス分がシールポットを経てガス燃焼炉で燃焼されることが好ましい。この場合、第２タンク内圧力が高位所定圧を越えたときには、第２タンクを保護するために第１タンクから第２タンクへのガスの供給が停止され、さらに第１タンク内圧力がシールポットで設定した高位所定圧を越えたときに、第１タンクを保護するために第１タンク内のガスがシールポットを経てガス燃焼炉で燃焼されることがより好ましい。
【０００８】
また、この発明による廃プラスチック油化装置の運転方法は、上記廃プラスチック油化装置を運転する方法であって、第１タンクの圧力が低位規定圧力以下かどうかが判定されるステップ１と、第１タンクの圧力が低位規定圧力以下のときに昇圧ブロワがＯＦＦのままとされるステップ２と、ステップ２に続いて第２タンクの圧力が低位規定圧力以下かどうかが判定されるステップ３と、第２タンクの圧力が低位規定圧力以下のときにガス供給ラインがＯＦＦのままとされるステップ４と、ステップ４に続いて凝縮油供給ラインがＯＮとされて油専焼運転が行われるステップ５と、ステップ１において第１タンクの圧力が低位規定圧力より大のときに第１タンクの圧力が高位規定圧力以下かどうかが判定されるステップ６と、ステップ６において第１タンクの圧力が高位規定圧力以下のときに第２タンクの圧力が高位規定圧力以下かどうかが判定されるステップ７と、ステップ６において第１タンクの圧力が高位規定圧力より大のときにガス分が排出されるとともに余剰分が焼却されてステップ７に至るステップ８と、ステップ７において第２タンクの圧力が高位規定圧力以下のときに昇圧ブロワがＯＮとされるステップ９と、ステップ９に続いてガス供給ラインがＯＮとされるステップ１０と、ステップ７において第２タンクの圧力が高位規 定圧力より大のときに昇圧ブロワがＯＦＦとされてステップ１０に至るステップ１１と、ステップ１１に続いてガス供給量が基準値以上かどうかが判定されるステップ１２と、ガス供給量が基準値以上のときに凝縮油供給ラインがＯＦＦとされてガス専焼運転が行われるステップ１３と、ステップ１２においてガス供給量が基準値未満のときに凝縮油供給ラインがＯＮとされて油・ガス混焼運転が行われるステップ１４とを備えており、油専焼運転、ガス専焼運転および油・ガス混焼運転のいずれの場合でも、ステップ１に戻り、上記１〜１４のステップが適宜繰り返されることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を下記実施例によって具体的に説明する。
【００１０】
実施例１
図１において、ポリ塩化ビニル等の塩素系樹脂を含まない廃プラスチックは、フィーダによって熱分解釜(1) 内に投入される。熱分解釜(1) は加熱炉(2) によって加熱され、廃プラスチックは分解されて、分解油蒸気と分解ガスを生じる。分解油蒸気と分解ガスの混合気体は、触媒反応塔(3) でさらに低分子成分に改質され、還流ポット(4) で一部の重質成分が凝縮して分解釜(1) に戻される。還流ポット(4) を出た分解油蒸気と分解ガスの混合気体は、凝縮器(5) へ送られる。
【００１１】
凝縮器(5) 内には、チラーユニット(31)により冷却された水が冷媒として循環させられており、分解油蒸気と分解ガスの混合気体は、凝縮器(5) 内を循環した冷却水との熱交換によって４０℃程度にまで冷却され、凝縮される。凝縮器(5) を出た冷却水は、一旦冷却水タンク(32)に蓄えられ、ポンプ(33)によって凝縮器(5) 内へ戻されている。凝縮器(5) で得られた凝縮油は、オーバーフロー形式で循環水と共に凝縮器(5) から抜き出され、油水分離槽(8) へ送られる。油水分離槽(8) の上層の回収油は油回収タンク(10)に貯留され、油水分離槽(8) から出た排水は排水処理装置(13)で処理された後に径該へ排出される。油回収タンク(10)に貯留された回収油の一部は、回収油供給ライン(19)を通って加熱炉(2) のバーナ(2a)に燃料として供給され、余剰の回収油は工場ボイラー(11)等の燃料に使用される。
【００１２】
凝縮器(5) で凝縮しなかった軽質ガスは、軽質ガス回収用の第１ガスタンク(20)に貯留される。第１ガスタンク(20)内の軽質ガスは、同タンク(20)の後流側に設けられた昇圧ブロワー(21)によって第２ガスタンク(22)に送られ、さらにここから軽質ガス供給ライン(23)を通って加熱炉(2) のバーナ(2a)に燃料として供給される。このように、軽質ガスを燃料に使用することにより、加熱炉(2) のバーナ(2a)に供給される回収油量が減少し、工場ボイラー(11)等の燃料として使用できる回収油量が増加する。昇圧ブロワー(21)は、第１ガスタンク(20)内圧力が所定圧力以下または第２ガスタンク(22)内圧力が高位所定圧力となった場合に停止する。第１ガスタンク(20)内圧力がシールポット(24)で設定した圧力以上になると、軽質ガスは余剰ガスとしてオフガス燃焼炉(9) により焼却処理される。
【００１３】
実施例２
図２において、ポリ塩化ビニル等の塩素系樹脂を含む廃プラスチックは、フィーダによって熱分解釜(1) 内に投入される。熱分解釜(1) は加熱炉(2) によって加熱され、廃プラスチックは分解されて、分解油蒸気と分解ガスを生じる。分解油蒸気と分解ガスの混合気体は、触媒反応塔(3) でさらに低分子成分に改質され、還流ポット(4) で一部の重質成分が凝縮して分解釜(1) に戻される。還流ポット(4) を出た分解油蒸気と分解ガスの混合気体は、急冷塔（クエンチャー式の凝縮器）(25)へ送られる。
【００１４】
急冷塔(25)内を散水した冷却水は塔底から塔頂へ塔外部のポンプ(6) により循環させられるとともに、急冷塔(25)には補給水供給ライン(7) から補給水が常時供給されている。そして、分解油蒸気と分解ガスの混合気体が冷却水との直接接触によって３０℃程度にまで冷却され、凝縮される。凝縮油は、オーバーフロー形式で循環水と共に急冷塔(25)から抜き出され、油水分離槽(8) へ送られる。
【００１５】
油水分離槽(8) の上層の回収油は油回収タンク(10)に貯留され、一部は加熱炉(2) のバーナ(2a)の燃料として使用され、余剰の回収油は工場ボイラー(11)等の燃料に使用される。油水分離槽(8) の下層の水分（排水）の大部分は、排水冷却用熱交換器(16)を含む排水循環ライン(12)を経て、急冷塔(25)に戻される。油水分離槽(8) から出た排水の一部は排水処理装置(13)で処理された後に排出される。
【００１６】
急冷塔(25)には、循環冷却水のｐＨを検知するｐＨメータ(14)が設けられており、ｐＨメータ(8) からの信号に基づいてアルカリ注入装置(14)より循環冷却水にＮａＯＨ水が注入され、急冷塔内液のｐＨがコントロールされている。したがって、中和槽を別途設ける必要はなく、また、急冷塔(25)の内部や冷却水循環ラインを耐酸性材質で構成する必要もない。
【００１７】
油水分離槽(8) から急冷塔(25)に戻される排水のＣｌ_２ 濃度は、Ｃｌ_２ 濃度検出装置(17)により検出されている。この検出値に基づいて、補給水供給ライン(7) のバルブ(18)の開度が調整され、塩濃度が排出規制値（３ｗｔ％）を上回らないように急冷塔(25)に供給される補給水の量が調節されている。例えば、１％塩ビ含有廃プラスチックを１２５ｋｇ／ｈで処理した場合、補給水の流量は５０リットル／ｈ以下でよい。
【００１８】
急冷塔(25)で凝縮しなかった軽質ガスは、第１実施例と同様に処理される。第１実施例と同じ構成のものについては同じ符号を付して説明を省略する。この第２実施例の装置によると、予め塩化ビニルを除去することなく、廃プラスチックをそのまま熱分解釜(1) に投入することができる。
【００１９】
実施例３
図３において、ポリ塩化ビニル等の塩素系樹脂を含まない廃プラスチックは、フィーダによって熱分解釜(1) 内に投入される。熱分解釜(1) は加熱炉(2) によって加熱され、廃プラスチックは分解されて、分解油蒸気と分解ガスを生じる。分解油蒸気と分解ガスの混合気体は、触媒反応塔(3) でさらに低分子成分に改質され、還流ポット(4) で一部の重質成分が凝縮して分解釜(1) に戻される。還流ポット(4) を出た分解油蒸気と分解ガスの混合気体は、第１凝縮器(26)を経て第２凝縮器(27)へ送られる。第１凝縮器(26)には、オイルクーラ(34)により冷却された冷媒が循環させられており、分解油蒸気と分解ガスの混合気体は、第１凝縮器(26)内を循環した冷媒との熱交換によって１５０℃程度にまで冷却され、高沸点成分の分解ガスのみが凝縮される。第１凝縮器(26)を出た熱媒は、一旦熱媒タンク(35)に蓄えられ、ポンプ(36)によって第１凝縮器(26)内へ戻されている。第２凝縮器(27)には、冷却水導入ライン(37)により冷却水が循環させられており、第１凝縮器(26)で凝縮しなかった分解油蒸気と分解ガスの混合気体は、この冷却水によって２０℃程度にまで冷却され、軽質ガスを除いた分解ガスが凝縮される。第１凝縮器(26)および第２凝縮器(27)で得られた凝縮油は、オーバーフロー形式でそれぞれ第１ポンプ(28)および第２ポンプ(29)により抜き出され、油回収タンク(10)へ送られる。第２凝縮器(27)でも凝縮しなかった軽質ガスは、第１実施例と同様に処理される。第１実施例と同じ構成のものについては同じ符号を付して説明を省略する。
【００２０】
上記第１〜第３実施例の装置では、運転立上がり時は、凝縮油専焼運転が行われる。そして、釜内温度が４００℃に到達後、第２ガスタンク(22)内圧力が低位所定圧力以上の条件で、上記運転が凝縮油・軽質ガス混焼運転に切り換えられる。凝縮油・軽質ガス混焼運転中に第２ガスタンク(22)内圧力が低位所定圧力未満となった場合、上記混焼運転が再び凝縮油専焼運転に切り換えられる。廃プラスチックによっては、軽質ガス量が多いものがあり、そのような場合には、軽質ガス専焼運転が行われる。次いで、図４を参照して、第１〜第３実施例の装置の運転フローについて説明する。
【００２１】
まず、第１タンクの圧力が低位規定圧力以下かどうかが判定される（ステップ１）。第１タンクの圧力が低位規定圧力以下のときは、昇圧ブロワはＯＦＦのままとされ（ステップ２）、さらに、第２タンクの圧力が低位規定圧力以下かどうかが判定される（ステップ３）。第２タンクの圧力が低位規定圧力以下のときは、ガス供給ラインはＯＦＦのままとされ（ステップ４）、回収油供給ラインがＯＮとされる（ステップ５）。すなわち、回収油専焼運転が行われる。ステップ１において、第１タンクの圧力が低位規定圧力より大のときは、さらに、第１タンクの圧力が高位規定圧力（シールポットで設定した圧力）以下かどうかが判定され（ステップ６）、この第１タンクの圧力が高位規定圧力以下のときは、さらに、第２タンクの圧力が高位規定圧力以下かどうかが判定される（ステップ７）。ステップ６において、第１タンクの圧力が高位規定圧力より大のときは、軽質ガスがオフガス焼却炉へ排出されて余剰ガスが焼却されてから（ステップ８）、ステップ７に至る。ステップ７において、第２タンクの圧力が高位規定圧力以下のときは、昇圧ブロワがＯＮとされ（ステップ９）、ガス供給ラインがＯＮとされる（ステップ１０）。ステップ７において、第２タンクの圧力が高位規定圧力より大のときは、昇圧ブロワがＯＦＦとされ（ステップ１１）てから、ステップ１０に至る。なお、ステップ３において、第２タンクの圧力が低位規定圧力より大のときも、ステップ１０に至る。次いで、ガス供給量が基準値（燃焼に必要な量）以上かどうかが判定される（ステップ１２）。ガス供給量が基準値以上のときは、回収油供給ラインがＯＦＦとされる（ステップ１３）。すなわち、軽質ガス専焼運転が行われる。ステップ１２において、ガス供給量が基準値未満のときは、回収油供給ラインがＯＮとされる（ステップ１４）。すなわち、凝縮油・軽質ガス混焼運転が行われる。回収油専焼運転、軽質ガス専焼運転および凝縮油・軽質ガス混焼運転のいずれの場合でも、ステップ１に戻り、上記１〜１４のステップが適宜繰り返されることにより、凝縮油専焼運転、凝縮油・軽質ガス混焼運転または軽質ガス専焼運転のいずれかに切り換えられる。
【００２２】
なお、上記実施例のガスタンク(20)(22)は、運転立上がり時に必要な燃料をすべて蓄えておくものではないが、ガスタンク(20)(22)のガス貯留容量を大きくすることにより、余剰ガスとしてオフガス燃焼炉(9) により焼却処理される軽質ガスを無くすとともに、運転立上がり時から軽質ガス専焼運転または凝縮油・軽質ガス混焼運転とすることもできる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、従来は焼却廃棄処分されてた軽質ガスを熱分解釜の加熱用燃料として使用するので、エネルギーを無駄にしなくて済む。また、装置で回収された凝縮油のうち自己消費に費やされる分が減少するので、ボイラ等の他施設で使用できる凝縮油が増加する。そして、運転立上がり時には、凝縮油専焼運転とし、定常運転時には、凝縮油・軽質ガス混焼運転または軽質ガス専焼運転とすることにより、エネルギー効率を上げることができる。
【００２４】
請求項３の発明によると、請求項１の発明の廃プラスチック油化装置を適切に運転することができ、上記請求項１の発明の効果をより効果的に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す系統図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す系統図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す系統図である。
【図４】本発明の運転条件を示すフロー図である。
【符号の説明】
(1) 熱分解釜
(2) 加熱炉
(2a) 熱分解釜加熱用バーナ
(5) 凝縮装置
(9) オフガス燃焼炉
(10) 油回収タンク
(19) 凝縮油供給ライン
(20) ガス回収用第１タンク
(21) 昇圧ブロワー
(22) ガス回収用第２タンク
(23) ガス供給ライン
(24) シールポット
(25) 急冷塔
(26) 第１凝縮器
(27) 第２凝縮器

Claims (3)

1. 廃プラスチックを熱分解する熱分解釜(1) と、熱分解釜(1) より発生する油蒸気および分解ガスを凝縮する凝縮装置(5)(25)(26)(27) と、凝縮した油分を蓄える油回収タンク(10)と、油回収タンク(10)から熱分解釜加熱用バーナ(2a)に凝縮油を供給する凝縮油供給ライン(19)と、凝縮装置(5)(25)(26)(27) で凝縮しなかったガス分を上記バーナ (2a) に供給するガス供給ライン (23) とを備えている廃プラスチック油化装置において、凝縮装置 (5)(25)(26)(27) で凝縮しなかったガス分を蓄えるガス回収用の第１および第２ガスタンク (20)(22) と、凝縮装置 (5)(25)(26)(27) に近い第１ガスタンク (20) の後流側に設けられてガス分を第２ガスタンクに送るとともに第１ガスタンク (20) 内圧力が所定圧力以下または第２ガスタンク (22) 内圧力が高位所定圧力となった場合に停止する昇圧ブロワー (21) とをさらに備えており、第１タンク (20) 内の圧力が設定範囲内にあるときには、第１タンク (20) 内ガスが第２タンク (22) を経てバーナ (2a) に供給されて油・ガス混焼運転およびガス専焼運転のいずれかとされ、第１タンク (20) 内圧力および第２タンク (22) 内圧力が両方とも設定圧力以下のときには、油専焼運転とされることを特徴とする廃プラスチック油化装置。
2. 余剰のガス分がシールポット(24)を経てガス燃焼炉(9) で燃焼されることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチック油化装置。
3. 請求項１または２記載の廃プラスチック油化装置を運転する方法であって、第１タンクの圧力が低位規定圧力以下かどうかが判定されるステップ１と、第１タンクの圧力が低位規定圧力以下のときに昇圧ブロワがＯＦＦのままとされるステップ２と、ステップ２に続いて第２タンクの圧力が低位規定圧力以下かどうかが判定されるステップ３と、第２タンクの圧力が低位規定圧力以下のときにガス供給ラインがＯＦＦのままとされるステップ４と、ステップ４に続いて凝縮油供給ラインがＯＮとされて油専焼運転が行われるステップ５と、ステップ１において第１タンクの圧力が低位規定圧力より大のときに第１タンクの圧力が高位規定圧力以下かどうかが判定されるステップ６と、ステップ６において第１タンクの圧力が高位規定圧力以下のときに第２タンクの圧力が高位規定圧力以下かどうかが判定されるステップ７と、ステップ６において第１タンクの圧力が高位規定圧力より大のときにガス分が排出されるとともに余剰分が焼却されてステップ７に至るステップ８と、ステップ７において第２タンクの圧力が高位規定圧力以下のときに昇圧ブロワがＯＮとされるステップ９と、ステップ９に続いてガス供給ラインがＯＮとされるステップ１０と、ステップ７において第２タンクの圧力が高位規定圧力より大のときに昇圧ブロワがＯＦＦとされてステップ１０に至るステップ１１と、ステップ１１に続いてガス供給量が基準値以上かどうかが判定されるステップ１２と、ガス供給量が基準値以上のときに凝縮油供給ラインがＯＦＦとされてガス専焼運転が行われるステップ１３と、ステップ１２においてガス供給量が基準値未満のときに凝縮油供給ラインがＯＮとされて油・ガス混焼運転が行われるステップ１４とを備えており、油専焼運転、ガス専焼運転および油・ガス混焼運転のいずれの場合でも、ステップ１に戻り、上記１〜１４のステップが適宜繰り返されることを特徴とする廃プラスチック油化装置の運転方法。

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