JP4323963B2 - 有機系廃棄物の乾留ガスからの熱分解カーボン除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、廃タイヤなどの有機系廃棄物をガス化処理する際に生成した乾留ガス中に含まれる熱分解カーボンを除去する方法に関するものである。

廃タイヤなどの有機系廃棄物を有効利用するために、有機系廃棄物を乾留して油分、ガスを回収して再利用することが提案されている。

例えば、特許文献１には、ゴム系廃棄物の熱分解工程で発生した熱分解ガスを冷却油に接触させて冷却して得られる精製ガスを熱分解工程の燃料として利用することが記載されている。

なお未燃カーボンの除去に関連して、特許文献２には、燃焼排ガス中のＳＯ_Ｘと未燃カーボンの除去を目的として、脱硫吸収液と燃焼排ガスを気液接触させる際に、液中に入った未燃カーボンは除去されにくいことから、脱硫吸収液中に空気あるいは窒素ガスを吹き込んで形成した泡に未燃カーボンを付着させて脱硫吸収液から分離することが記載されている。
特開平８−１５９４３０号公報 特開平１０−２７７３６１号公報

廃タイヤなどの有機系廃棄物を乾留する際、熱分解カーボンが乾留ガス中に随伴する。熱分解カーボンが乾留ガス中に含まれていると、後工程設備が詰まり閉塞による設備トラブルの原因になり、また、生成した乾留ガスから油分を回収して再利用するに際して、これら熱分解カーボンがエンジンの燃焼性能に悪影響を及ぼすことにもなる。

そこで、乾留ガス中からの熱分解カーボン除去をバグフィルタなどの集じん装置により行なおうとした場合、乾留ガス中の油分が液化し、集じん面に付着するため既存の集じん装置は使えない。また、単純に水による洗浄ということが考えられるが、水は表面張力が高いため何段にも洗浄する必要があり、また、ぬれ性を高めるために薬剤を用いる必要があるので、コストが高くなるという問題がある。

なお、引用文献１には熱分解ガス中の未燃カーボンの除去については記載されてなく、
また、仮に引用文献２のように乾留ガスを吸収液に空気の吹込みで形成された泡で除去しようとすると、乾留ガスが燃焼して爆発するおそれがあるので危険であり、また、Ｎ_２で気泡を形成すると、乾留ガスカロリーが下がり回収ガスの価値が下がる。

そこで、本発明は、有機系廃棄物の乾留で生成した乾留ガス中から熱分解カーボンを高い除去率で且つ安全に除去して質のよい乾留ガスを得ることができる、有機系廃棄物の乾留ガスからの熱分解カーボン除去方法を提供するものである。

本発明は、有機系廃棄物の乾留により発生する乾留ガス中に含まれる熱分解カーボンを除去する方法において、熱分解カーボンを含む乾留ガスを冷却して回収油とする油分を液化する工程と、前記工程で液化した油分を密閉された貯留槽に回収油として貯留するとともに、貯留槽内の回収油中に冷却された前記乾留ガスを導入して回収油中に気泡を発生させて乾留ガス中の熱分解カーボンと回収油との固液混合により乾留ガス中の熱分解カーボンを回収油中に移行させて除去する工程と、熱分解カーボンが除去された乾留ガスを貯留槽の上部から抜き出す工程と、貯留槽の下部から回収油を抜き出し、固液分離装置にて熱分解カーボンを取り除いて油分を回収する工程と、貯留槽の上部から回収油を抜き出し、熱分解カーボンを含んだ乾留ガスの冷却油として循環させる工程とからなることを特徴とする。

本発明は、回収油として重質油を使用し、熱分解カーボン含有乾留ガスを吹き込み又は吸引により回収油中に導入して気泡を発生させて固液接触により熱分解カーボンを回収油に移行させるので、熱分解カーボンを高い除去効率で除去することができ、また、気泡の発生に空気やＮ_２を用いないので安全であり且つ回収油のカロリーが低下することがない。

熱分解カーボンを含んだ乾留ガスを１２０〜１５０℃に冷却して液化した重質油を貯留槽の上部から抜き出して冷却油、媒体として循環使用させるので、設備的に極めて効率的であり、また、回収油が重質油であるため、循環冷媒とした場合、高温では低粘性、低比重となるため遠心分離機等での固液分離を効率良く行なって油分を回収することができる。

熱分解カーボンを含んだ乾留ガスは、１２０〜１５０℃に冷却して重質油分を液化する。冷却された乾留ガスを４９〜９８ｋＰａ（５０〜１００ｍｍＡｑ）の圧力で貯留槽内の回収油中に吹き込んで、又はＩＤＦ（吸引ファン）で、乾留ガスを−４９〜−９８ｋＰａ（−５０〜−１００ｍｍＡｑ）で吸引して、気泡を発生させる。分解カーボンを含んだ乾留ガスの冷却油としては、貯留槽の上部から抜き出した回収油を、８５〜９５℃に冷却して循環させる。回収油の固液分離は遠心分離機で実施する。

本発明において、乾留ガスを吹き込む又は吸引する冷却媒体には、疎水性表面を有する熱分解カーボンとの親和性を高めるため、極性の低い媒体で、低粘性、低比重であることが適することに着目した。即ち、これらは熱分解カーボンの遠心分離機能を効率的に確保するため及び、気泡による熱分解カーボンと溶媒の接触効率を高めるために是非必要であった。

そのため、この溶媒として、熱分解カーボンを含んだ乾留ガスを１２０゜〜１５０℃に冷却して得られた液化重質油が最適であることを知見し完成したものである。

図１は本発明による乾留ガス中から熱分解カーボンを除去する一実施例のフローを示す図である。

廃タイヤ、ゴムホースなどの有機系廃棄物を密閉状態にあるロータリーキルン１に装入し、加熱して乾留する。乾留により熱分解して乾留ガスと、熱分解カーボンや廃棄物中のワイヤなどの残渣が得られる。

ロータリーキルン１から排出した乾留ガスは、熱分解カーボンを随伴しているため、乾留ガス中から熱分解カーボンを除去する工程へ送られる。まず、ロータリーキルン１から排出した乾留ガスは、貯留槽４の乾留ガスをＩＤＦ（吸引ファン）２により吸引して冷却装置３へ導入する。あるいは、図１の点線で示す加圧ポンプ２ａで加圧して冷却装置３へ圧送しても良い。

冷却装置３へ導入された乾留ガスは、約５５０℃から約１２０〜１５０℃に冷却される。冷却装置３での乾留ガスの冷却は、冷却装置内の上部から冷却油として貯留槽４から循環ポンプ５で送られてくる回収油をスプレーして行う。この冷却により、乾留ガスが冷却されて乾留ガス中の沸点が約１２０〜１５０℃以上の重質油分が液化する。

冷却装置３の下部には密閉された貯留槽４が配置され、冷却装置内を下降した熱分解カーボンを含有した乾留ガスが吹き出す筒状の乾留ガス吹出し口３ａが冷却装置３の下部に設けられ、乾留ガス吹出し口３ａは貯留槽４に貯留されている重質油からなる回収油６に浸漬させておく。

乾留ガス吹出し口３ａを回収油６へ浸漬させておくことによって、熱分解カーボンを含有した乾留ガスは、吸引あるいは加圧により気泡７を発生させながら回収油６へ導入される。乾留ガスを吸引により導入する場合は例えば約５０〜１００ｍｍの深さで約−１ｋＰａ程度、乾留ガスを加圧により導入する場合は、圧損を考慮して、例えば約５０〜１００ｍｍの深さで約１ｋＰａ程度とする。気泡７は、熱分解カーボンと回収油６との接触効率を高めて固液混合を促進させるために小さい気泡を多く発生させるのがよい。本発明では、回収油６が粘性の低い且つ比重の小さい重質油なので、乾留ガスの吹込により回収油６の中に気泡７が発生し易く、気泡により乾留ガス中の熱分解カーボンが気泡７に捕捉されて回収油６の中に移行して行き、熱分解カーボンの除去率を向上させることができる。

また、乾留ガス吹出し口３ａの浸漬によって冷却装置３の内部と貯留槽４の回収油上の空間が遮断されているので、冷却装置内の熱分解カーボンが熱分解カーボンを除去した貯留槽４の揮発分に移行することがないので、きれいな乾留ガスが得られる。

なお、気泡を発生させるために冷却装置３の乾留ガス吹出し口３ａを重質油中に浸漬した状態にしておく必要があるので、操業開始にあたっては、貯留槽４に予め重質油を一定レベルまで貯留して乾留ガス吹出し口３ａを重質油中に浸漬しておく。

冷却装置３で液化した重質油分は、回収油６として貯留槽４に貯留されるが、貯留槽４の回収油６は循環ポンプ５により冷却装置３に冷却油として循環させる。冷却装置３へ循環させる回収油は、貯留槽４では重質油分の沸点が約１２０〜１５０℃程度の温度なので、このまま冷却油にしてもロータリーキルン１から冷却装置３に導入される約５５０℃の高温乾留ガスを冷却装置３の出口で１２０〜１５０℃に冷却させるため、冷却装置３の入口では約８８℃となるように熱交換器８で冷却される。

貯留槽４に貯留される回収油６は、ポンプ１０で抜き出して固液分離装置として遠心分離機９を用いて熱分解カーボンと重質油分に分離し、回収した油分は貯槽１１に貯留し、冷却装置３で液化される重質油相当分は再生油として回収する。回収した重質油分の一部はポンプ１２で貯留槽４へ戻し、貯留槽内で一定レベルの油量を維持させるとともに、回収油６に移行した熱分解カーボンが蓄積するのを防止する。

貯留槽４では、熱分解カーボンが除去された沸点の低い軽質油分を含む乾留ガスとして貯留槽４の上部から抜き出して精製乾留ガスとして回収し、次工程で沸点差を利用して各種の油分を回収する。

以上の構成において、ロータリーキルンから排出された、熱分解カーボンを約５４ｋｇ／ｈ含有した乾留ガスを、本発明の方法により処理した結果、熱分解カーボンを約５．４ｋｇ／ｈ含有した乾留ガスまで熱分解カーボンを除去することができた。

本発明による乾留ガス中から熱分解カーボンを除去するフローを示す図である。

符号の説明

１：ロータリーキルン
２：ＩＤＦ（吸引ファン）
２ａ：加圧ポンプ
３：冷却装置
３ａ：乾留ガス吹出し口
４：貯留槽
５：循環ポンプ
６：回収油
７：気泡
８：熱交換器
９：遠心分離機
１０：ポンプ
１１：貯槽
１２：ポンプ

Claims (6)

1. 有機系廃棄物の乾留により発生する乾留ガス中に含まれる熱分解カーボンを除去する方法において、
   熱分解カーボンを含む乾留ガスを冷却装置にて冷却して回収油とする油分を液化する工程と、
   前記工程で液化した油分を密閉された貯留槽に回収油として貯留するとともに、貯留槽内の回収油中に冷却された熱分解カーボンを含む乾留ガスを導入して回収油中に気泡を発生させて乾留ガス中の熱分解カーボンと回収油との固液混合により乾留ガス中の熱分解カーボンを回収油中に移動させて除去する工程と、
   熱分解カーボンが除去された乾留ガスを貯留槽の上部から抜き出す工程と、
   貯留槽の下部から回収油を抜き出し、固液分離装置にて熱分解カーボンを取り除いて油分を回収する工程と、
   貯留槽の上部から回収油を抜き出し、熱分解カーボンを含んだ乾留ガスの冷却油として循環させる工程とからなることを特徴とする有機系廃棄物の乾留ガスからの熱分解カーボン除去方法。
2. 熱分解カーボンを含んだ乾留ガスを１２０〜１５０℃に冷却して回収油とする油分を液化することを特徴とする請求項１記載の有機系廃棄物の乾留ガスからの熱分解カーボン除去方法。
3. 冷却された乾留ガスを貯留槽内の回収油中に４９〜９８ｋＰａの圧力で吹き込み又は−４９〜−９８ｋＰａの圧力で吸引して導入して気泡を発生させことを特徴とする請求項１又は２記載の有機系廃棄物の乾留ガスからの熱分解カーボン除去方法。
4. 貯留槽の上部から抜き出した回収油を、８５〜９５℃に冷却して熱分解カーボンを含んだ乾留ガスを冷却して回収油とする油分を液化するための冷却油とすることを特徴とする請求項１、２又は３記載の有機系廃棄物の乾留ガスからの熱分解カーボン除去方法。
5. 固液分離装置が遠心分離機であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の有機系廃棄物の乾留ガスからの熱分解カーボン除去方法。
6. 固液分離装置にて熱分解カーボンを取り除いて回収した回収油の一部を貯留槽へ戻すことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の有機系廃棄物の乾留ガスからの熱分解カーボン除去方法。

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