JP5772419B2 - 油化装置及び油化方法 - Google Patents

Description

本発明は、油化装置及び油化方法に関する。

近年、エコロジー及び地球環境保全の観点から、廃棄物の再生利用が進められている。例えばコンピュータや携帯電話等の電子機器からは、電子機器の製造に欠かせない貴金属材料を回収している。また、電子機器に使用されているプラスチック（樹脂）から油分（油種）を抽出して再利用することも提案されている。

特開平０８−１００１８３号公報

油種への難燃剤や塗装材の混入を抑制できる油化装置及び油化方法を提供することを目的とする。

開示の技術の一観点によれば、プラスチックから回収された液体を比重の差を利用して油分と沈殿物とに分離する分離槽と、前記油分と前記沈殿物との間の比重を有する分離液を貯留する分離液タンクと、前記分離槽の底部に接続されて前記沈殿物を捕捉可能なフィルタと、ポンプと、前記フィルタと前記ポンプの吸引側とを接続する第１の配管と、前記ポンプの吐出側に接続された第２の配管と、前記第２の配管と前記分離槽との間に配置された第１のバルブと、前記分離液タンクと前記第２の配管との間に配置された第２のバルブと、前記分離槽に設けられて前記分離液と前記油分との界面を検出する第１の液面センサと、前記第１の液面センサの下方に配置され、前記分離液と前記油分との界面を検出する第２の液面センサと、前記第１の液面センサ及び前記第２の液面センサの出力に基づき、前記分離液と前記油分との界面が前記第１の液面センサと前記第２の液面センサとの間になるように、前記ポンプ、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブを制御する制御部とを有する油化装置が提供される。

また、開示の技術の他の一観点によれば、加熱槽に装入されたプラスチックを加熱する工程と、前記プラスチックの加熱により発生したガスを冷却して液体とする工程と、分離槽内において前記液体を比重の差を利用して油分と沈殿物とに分離する工程とを有し、前記分離槽内に、前記油分と前記沈殿物との間の比重を有する分離液を入れる油化方法が提供される。

上記の一観点によれば、難燃剤や塗装材の混入量が少ない良質の油分を回収することができる。

図１は、実施形態に係る油化装置の構造を例示する模式図である。 図２は、実施形態に係る油化方法を説明する図（その１）である。 図３は、実施形態に係る油化方法を説明する図（その２）である。 図４は、実施形態に係る油化方法を説明する図（その３）である。

以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。

プラスチック（樹脂）から油分を抽出する場合、例えば加熱槽にプラスチックを入れて高温（例えば３００℃〜６００℃）に加熱し、プラスチックの熱分解により発生したガスを冷却槽に導入して冷却する。そして、冷却槽で液体となった成分を分離槽に移送し、分離槽内で比重の差を利用して油分（再生油）と沈殿物とを分離する。

しかし、携帯電話やコンピュータ等から回収されたプラスチックには、難燃剤や塗装材が含まれていることが多く、分離槽で分離した油分に難燃剤や塗装材が不純物として混入することがある。このため、再生油の品質が劣化する。

以下の実施形態では、再生油への難燃剤や塗装材等の不純物の混入を抑制できる油化装置及び油化方法について説明する。

（実施形態）
図１は、実施形態に係る油化装置の構造を例示する模式図である。

図１のように、本実施形態に係る油化装置１０は、加熱槽１１と、冷却槽１２と、分離槽１３と、分離液供給回収装置１４と、制御部１５とを有する。また、分離液供給回収装置１４は、分離液タンク１６と、フィルタ１７と、ポンプ１８とを有する。

加熱槽１１は、蓋部１１ａと加熱槽本体１１ｂとを有し、蓋部１１ａを加熱槽本体１１ｂの上にボルト及びナットにより固定するようになっている。加熱槽本体１１ｂの周囲にはヒータ１１ｃが配置されており、このヒータ１１ｃにより加熱槽１１内に入れられたプラスチック４０を高温（例えば３００℃〜６００℃程度）に加熱する。この加熱によりプラスチック４０は熱分解し、油分が揮発してガスが発生する。

加熱槽１１と冷却槽１２とは配管２１により接続されている。この配管２１を介して、加熱槽１１で発生したガスが冷却槽１２に移動する。配管２１の途中にはバルブ３１が設けられている。このバルブ３１は、油化装置１０の稼動中、開状態に維持される。

冷却槽１２は放熱用フィン又は冷媒が通る冷却管等の冷却機構（図示せず）を有し、配管２１を介して加熱槽１１から移動してきたガスを冷却して液体にする。この液体には、油分だけでなく不純物となる種々の成分が含まれている。冷却槽１２の底部にはバルブ３２が接続されており、バルブ３２には配管２２が接続されている。バルブ３２も、油化装置１０の稼動中は開状態に維持される。

配管２２のバルブ３２と反対の側の端部は、分離槽１３の底部を挿通し分離槽１３内の中央部まで延び出している。分離槽１３は、配管２２を介して冷却槽１２から送られてくる液体を貯留し、比重の差を利用して油分４２と沈殿物４３とを分離する。

分離槽１３には油分４２（再生油）を取り出すためのコック３３と、第１の液面センサ３８ａ及び第２の液面センサ３８ｂとが設けられている。第１の液面センサ３８ａはコック３３よりも下方に配置され、第２の液面センサ３８ｂは第１の液面センサ３８ａよりも下方に配置されている。これらの液面センサ３８ａ，３８ｂとして、例えば光の透過率、反射率又は屈折率の変化により後述する分離液４１と油分４２との界面を検出する光学センサを使用することができる。

また、分離槽１３の底部には沈殿物４３を排出するための配管（ドレイン配管）２３が接続されている。この配管２３には、バルブ（ドレインバルブ）３４が接続されている。このバルブ３４は、油化装置１０の稼動中、閉状態に維持される。

更に、分離槽１３には、分離液４１を供給及び回収する分離液供給回収装置１４が取り付けられている。すなわち、分離槽１３の底部近傍にはバルブ３５が取り付けられており、このバルブ３５はフィルタ１７及び配管２５（第１の配管）を介してポンプ１８の吸引（サクション）側に接続されている。ポンプ１８の吐出（デリバリー）側には配管２６（第２の配管）が接続されており、この配管２６の端部は、バルブ３７（第１のバルブ）を介して分離槽１３の中央部よりも若干下に接続されている。また、ポンプ１８とバルブ３７との間の配管２６には、バルブ３６（第２のバルブ）を介して分離液タンク１６が接続されている。

分離液タンク１６には、分離液４１として、油分４２と沈殿物（不純物）４３との間の比重であって油分４２及び沈殿物４３のいずれとも分離する液体を入れる。分離液４１として例えば水を使用することができるが、本実施形態では分離液４１として比重が１程度の市販の界面活性剤（液体洗剤）を使用する。

制御部１５には操作パネル（図示せず）が設けられており、作業者は操作パネルを介して油化装置１０の起動及び停止を指示する。また、油化装置１０が起動している間、制御部１５は、ヒータ１１ｃへの給電を制御したり、第１の液面センサ３８ａ及び第２の液面センサ３８ｂから入力される信号に基づいてポンプ１８及びバルブ３５〜３７を制御したりする。

以下、上述の油化装置１０を用いた油化方法について、図１及び図２〜図４を参照して説明する。なお、図２〜図４では加熱槽１１及び冷却槽１２の図示を省略している。

まず、作業者は、バルブ３１，３２を開、バルブ３３，３４を閉にする。また、作業者は、加熱槽本体１１ｂ内にプラスチック４０を入れ、加熱槽本体１１ｂの上に蓋１１ａをボルト及びナットにより固定する。その後、作業者は、操作パネルを介して制御部１５に油化装置１０の稼動開始を指示する。

稼働開始が指示されると、制御部１５は、バルブ３５を閉、バルブ３６，３７を開にして、分離液タンク１６内の分離液４１を分離槽１３に注入する（図２（ａ）参照）。そして、第２の液面センサ３８ｂが分離液４１の液面を検出すると、制御部１５はバルブ３６，３７を閉にする。

次に、制御部１５は、ヒータ１１ｃへの給電を開始する。ヒータ１１ｃにより加熱槽１１が所定温度（例えば３００℃〜６００℃）に加熱されると、加熱槽１１内のプラスチック４０が熱分解し、それにより発生したガスが配管２１を通って冷却槽１２に移動する。

冷却槽１２では、加熱槽１１から移動してきたガスが冷却されて液体になる。この液体には、油分だけでなく、不純物となる種々の成分が含まれている。なお、冷却槽１２で液体とならないガスは、例えば冷却槽１２の上部から燃焼装置（図示せず）に移送され、燃焼装置で燃焼される。

冷却槽１２内の液体は、配管２２を介して分離槽１３に移動する。分離槽１３内では、冷却槽１２から移動してきた液体が、比重の差により油分４２と沈殿物４３とに分離される。

本実施形態では、分離槽１３内に予め比重が１程度の分離液４１を入れている。このため、分離液４１よりも比重が小さい油分４２は分離液４１の上に溜まり、分離液４１よりも比重が大きい不純物は分離槽１３の底部に沈殿して沈殿物４３となる（図２（ｂ）参照）。一般的にプラスチックに含有される有機系難燃剤（例えば臭素化合物、リン化合物及び塩素化合物等）及び無機系難燃剤（アンチモン化合物及び金属水酸化物等）並びに塗装材は比重が１よりも大きい。従って、難燃剤及び塗装材は分離液４１の下に沈殿し、分離液４１の上の油分４２への難燃剤及び塗装材の混入が抑制される。プラスチックに使用される代表的な難燃剤には、ＴＢＢＡ（テトラブロモビスフェノール）、ビス（テトラブロモフタルイミド）エタン及びＴＢＢＡカーボネートオリゴマー等がある。

ところで、加熱槽１１内でのプラスチックの熱分解にともなって分離槽１３内の油分４２及び沈殿物４３の量が増加し、分離液４１と油分４２との界面が上昇する（図２（ｃ）参照）。そして、第１の液面センサ３８ａが分離液４１と油分４２との界面を検出すると、制御部１５は、分離液４１と油分４２との界面が第１の液面センサ３８ａと第２の液面センサ３８ｂとの間になるように、バルブ３５，３６，３７及びポンプ１８を制御する。

例えば、バルブ３７を閉、バルブ３５，３６を開にしてポンプ１８を稼動させると、分離槽１３の底部の沈殿物４３が分離液４１とともにポンプ１８の吸引側に向けて移動する。そして、沈殿物４３はフィルタ１７で捕捉され、分離液４１はフィルタ１７を透過する。フィルタ１７を透過した分離液４１は、ポンプ１８から吐出され、配管２６及びバルブ３６を介して分離液タンク１６に回収される（図３（ａ）参照）。

分離液４１が分離液タンク１６に回収されると、分離槽１３内の分離液４１と油分４２との界面が第１の液面センサ３８ａの位置よりも低下する。そして、第２の液面センサ３８ｂが分離液４１と油分４２との界面を検出すると、制御部１５はバルブ３６を閉、バルブ３７を開にする（図１参照）。これにより、フィルタ１７を透過した分離液４１が分離槽１３内に戻るので、分離液４１と油分４２との界面の低下が停止する。この状態では、フィルタ１７により分離液４１が濾過され、沈殿物４３がフィルタ１７に回収（捕捉）される。

なお、分離液４１と油分４２との界面が第２の液面センサ３８ｂよりも下になった場合、制御部１５はバルブ３６，３７を開にして分離液タンク１６から分離槽１３に分離液４１を注入し、分離液４１と油分４２との界面が第２の液面センサ３８ｂよりも上の位置となるようにする。

このようにして分離槽１３内の液面調整が行われている間も冷却槽１２から分離槽１３への液体の供給が継続され、それにともなって分離層１３内の油分４２の量が増加していく。

加熱槽１１内のプラスチック４０の熱分解が完了すると、作業者は操作パネルを介して油化装置１０に停止を指示する。これにより、制御部１５は、ヒータ１１ｃへの給電を停止する。また、制御部１５は、ポンプ１８の稼働を停止するとともに、バルブ３５，３６，３７をいずれも閉にする。その後、作業者は、所定の時間だけ油化装置１０を放置して、分離槽１３内の不純物を十分に沈殿させる。

前述したように、制御部１５は分離液４１と油分４２との界面が第１の液面センサ３８ａの位置を超えないようにポンプ１８及びバルブ３６，３７を制御する。従って、不純物を十分に沈殿させた後にコック３３を開くと、分離槽１３から油分４２のみを取り出すことができる（図３（ｂ）参照）。

本実施形態では、分離槽１３内において油分４２と沈殿物４３との間に分離液４１が介在するので、不純物の混入が少ない良質の油分（回収油）を得ることができる。

分離槽１３からの油分の回収が終了すると、作業者は操作パネルを介して制御部１５に沈殿物（不純物）の回収を指示する。これにより、制御部１５は、バルブ３５，３６を開、バルブ３７を閉にして、分離液タンク１６内の分離液（液体洗剤）４１をポンプ１８、フィルタ１７の順に流して分離槽１３内に注入する（図３（ｃ）参照）。このとき、フィルタ１７で沈殿物４３を捕捉するとき（図１，図３（ａ）参照）とは逆方向に分離液４１が流れるので、フィルタ１７に捕捉されていた沈殿物が分離液４１とともに分離槽１３に移動し、フィルタ１７が洗浄される。本実施形態では、分離液４１として液体洗剤を使用しているので、洗浄効果が高い。

分離液４１の注入により、分離槽１３内では分離液４１と沈殿物とが混合した状態となる。図３（ｃ）中の符号４１ａは、沈殿物４３が混合した分離液を示している。この状態でバルブ（ドレインバルブ）３４を開にすると、沈殿物が混合した分離液４１ａが分離槽１３から排出される。

この場合に、分離液４１がなく沈殿物４３が濃い状態であるとすると、分離槽１３から沈殿物４３をきれいに排出することが難しい。しかし、本実施形態では、上述したように分離槽１３内に分離液４１を注入するので、沈殿物４３の濃度が薄くなり、分離槽１３から沈殿物４３を容易に排出することができる。

本実施形態に係る油化装置１０では、不純物の混入が少ない良質の油分を回収できるとという効果だけでなく、上述したようにフィルタ１７及び分離槽１３の洗浄が容易であるといる効果もある。

（実験例）
加熱槽１１として、容量が約１リットルのステンレス容器を使用した。また、加熱槽１１の周囲にはマントルヒータ（ヒータ１１ａ）を配置した。更に、分離槽１３として直径が２０ｍｍ、容積が２リットルの容器を使用し、加熱槽１１と冷却槽１２との間、及び冷却槽１２と分離槽１３との間を配管２１，２２で接続した。

分離槽１３内には、分離液４１として１００ｃｃの液体洗剤を入れた。また、加熱槽１１内にはプラスチックとして難燃性ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ−ＦＲ）４５０ｇと金属部品５０ｇとを装入した。

その後、加熱槽１１を約５℃／minの温度上昇速度で５００℃まで加熱し、５００℃の温度で２時間保持した。その結果、分離槽１３から、難燃剤を殆ど含まない良質の油分を約３３０ｇ回収することができた。このとき、分離槽１３の底部には、約５ｇの不純物が沈殿物として残った。また、加熱槽１１内には、タール状のカーボン残渣物と、酸化の影響を受けてない金属５０ｇとが残った。

以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）プラスチックから回収された液体を比重の差を利用して油分と沈殿物とに分離する分離槽と、
前記油分と前記沈殿物との間の比重を有する分離液を貯留する分離液タンクと、
前記分離槽の底部に接続されて前記沈殿物を捕捉可能なフィルタと、
ポンプと、
前記フィルタと前記ポンプの吸引側とを接続する第１の配管と、
前記ポンプの吐出側に接続された第２の配管と、
前記第２の配管と前記分離槽との間に配置された第１のバルブと、
前記分離液タンクと前記第２の配管との間に配置された第２のバルブと、
前記分離槽に設けられて前記分離液と前記油分との界面を検出する第１の液面センサと、
前記第１の液面センサの下方に配置され、前記分離液と前記油分との界面を検出する第２の液面センサと、
前記第１の液面センサ及び前記第２の液面センサの出力に基づいて前記ポンプ、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブを制御する制御部と
を有することを特徴とする油化装置。

（付記２）前記分離液が界面活性剤であることを特徴とする付記１に記載の油化装置。

（付記３）加熱槽に装入されたプラスチックを加熱する工程と、
前記プラスチックの加熱により発生したガスを冷却して液体とする工程と、
分離槽内において前記液体を比重の差を利用して油分と沈殿物とに分離する工程とを有し、
前記分離槽内に、前記油分と前記沈殿物との間の比重を有する分離液を入れることを特徴とする油化方法。

（付記４）前記分離槽の底部に接続されて前記沈殿物を捕捉可能なフィルタと、
ポンプと、
前記分離液を貯留する分離液タンクと、
前記フィルタと前記ポンプの吸引側とを接続する第１の配管と、
前記ポンプの吐出側に接続された第２の配管と、
前記第２の配管と前記分離槽との間に配置された第１のバルブと、
前記分離液タンクと前記第２の配管との間に配置された第２のバルブと、
前記分離槽に設けられて前記分離液と前記油分との界面を検出する第１の液面センサと、
前記第１の液面センサの下方に配置され、前記分離液と前記油分との界面を検出する第２の液面センサと、
制御部とを有し、
前記制御部は、前記第１の液面センサ及び前記第２の液面センサの出力に基づいて前記ポンプ、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブを制御することを特徴とする付記３に記載の油化方法。

（付記５）前記制御部は、前記第１の液面センサが前記分離液と前記油分との界面を検出すると前記第１のバルブを閉、前記第２のバルブを開とし、前記ポンプを稼働させて前記分離液を前記分離液タンクに回収し、
前記第２の液面センサが前記分離液と前記油分との界面を検出すると前記第１のバルブを開、前記第２のバルブを閉とし、前記ポンプを稼働させて前記フィルタで濾過された前記分離液を前記分離槽に戻す
ことを特徴とする付記４に記載の油化方法。

（付記６）前記分離液として界面活性剤を使用することを特徴とする付記３乃至５のいずれか１項に記載の油化方法。

１０…油化装置、１１…加熱槽、１１ａ…蓋部、１１ｂ…加熱槽本体、１１ｃ…ヒータ、１２…冷却槽、１３…分離槽、１４…分離液供給回収装置、１５…制御部、１６…分離液タンク、１７…フィルタ、１８…ポンプ、２１，２２，２３，２５，２６…配管、３１，３２，３４，３５，３６，３７…バルブ、３３…コック、３８ａ…第１の液面センサ、３８ｂ…第２の液面センサ、４１…分離液、４２…油分、４３…沈殿物。

Claims (5)

1. プラスチックから回収された液体を比重の差を利用して油分と沈殿物とに分離する分離槽と、
   前記油分と前記沈殿物との間の比重を有する分離液を貯留する分離液タンクと、
   前記分離槽の底部に接続されて前記沈殿物を捕捉可能なフィルタと、
   ポンプと、
   前記フィルタと前記ポンプの吸引側とを接続する第１の配管と、
   前記ポンプの吐出側に接続された第２の配管と、
   前記第２の配管と前記分離槽との間に配置された第１のバルブと、
   前記分離液タンクと前記第２の配管との間に配置された第２のバルブと、
   前記分離槽に設けられて前記分離液と前記油分との界面を検出する第１の液面センサと、
   前記第１の液面センサの下方に配置され、前記分離液と前記油分との界面を検出する第２の液面センサと、
   前記第１の液面センサ及び前記第２の液面センサの出力に基づき、前記分離液と前記油分との界面が前記第１の液面センサと前記第２の液面センサとの間になるように、前記ポンプ、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブを制御する制御部と
   を有することを特徴とする油化装置。
2. 前記分離液が界面活性剤であることを特徴とする請求項１に記載の油化装置。
3. 加熱槽に装入されたプラスチックを加熱する工程と、
   前記プラスチックの加熱により発生したガスを冷却して液体とする工程と、
   分離槽内において前記液体を比重の差を利用して油分と沈殿物とに分離する工程とを有し、
   前記分離槽内に、前記油分と前記沈殿物との間の比重を有する分離液を入れることを特徴とする油化方法。
4. 前記分離槽の底部に接続されて前記沈殿物を捕捉可能なフィルタと、
   ポンプと、
   前記分離液を貯留する分離液タンクと、
   前記フィルタと前記ポンプの吸引側とを接続する第１の配管と、
   前記ポンプの吐出側に接続された第２の配管と、
   前記第２の配管と前記分離槽との間に配置された第１のバルブと、
   前記分離液タンクと前記第２の配管との間に配置された第２のバルブと、
   前記分離槽に設けられて前記分離液と前記油分との界面を検出する第１の液面センサと、
   前記第１の液面センサの下方に配置され、前記分離液と前記油分との界面を検出する第２の液面センサと、
   制御部とを有し、
   前記制御部は、前記第１の液面センサ及び前記第２の液面センサの出力に基づき、前記分離液と前記油分との界面が前記第１の液面センサと前記第２の液面センサとの間になるように、前記ポンプ、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブを制御することを特徴とする請求項３に記載の油化方法。
5. 前記制御部は、前記第１の液面センサが前記分離液と前記油分との界面を検出すると前記第１のバルブを閉、前記第２のバルブを開とし、前記ポンプを稼働させて前記分離液を前記分離液タンクに回収し、
   前記第２の液面センサが前記分離液と前記油分との界面を検出すると前記第１のバルブを開、前記第２のバルブを閉とし、前記ポンプを稼働させて前記フィルタで濾過された前記分離液を前記分離槽に戻す
   ことを特徴とする請求項４に記載の油化方法。

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