タイヤ処理とプラスチック処理におけるピロリシス装置の違いはどのようなものですか？

Jan 14, 2026

現代の廃棄物管理における課題は、リサイクル技術の著しい革新を促しており、ピロリシス装置はさまざまな廃棄物を貴重な資源に変換する中心的な解決策として注目されています。持続可能な廃棄物処理に対する需要の高まりから、異なる原料が専用の装置構成を必要とすることを理解することが重要になっています。タイヤ廃棄物とプラスチック廃棄物はそれぞれ独自の処理上の課題を抱えており、ピロリシス装置の設計および運転において明確に異なるアプローチが求められます。

タイヤ廃棄物とプラスチック廃棄物の基本的な違いにより、それぞれの熱分解装置の仕様には異なる要件が生じます。これらの違いを理解することで、操業者は処理効率を最適化し、生成物の収率を最大化し、安全な運転を確保できます。本包括的分析では、タイヤとプラスチックの熱分解処理における技術的差異、運用上の考慮事項、および必要な装置改造について詳しく検討します。
pyrolysis equipment

原料の物質特性と処理要件

タイヤ廃棄物の物理的特性

タイヤ廃棄物はその複雑な複合構造のため、ピロリシス装置に対して特有の課題を提示します。自動車用タイヤには約45～50％のゴムポリマー、20～25％のカーボンブラック、15～20％の鋼線補強材、および10～15％の繊維素材が含まれています。この不均一な組成は、混合材料を効果的に処理できるように設計されたピロリシス装置を必要とします。鋼線ベルトの存在は、適切な材料前処理を確実にするために、専用の供給システムおよび前処理装置を必要とします。

タイヤ片の高密度および不規則な形状は、ピロリシス装置内の堅牢な搬送システムを要求します。タイヤ廃棄物は通常、処理前に2～5cmのチップサイズにまで粉砕する必要があり、これが供給機構の設計に影響を与えます。また、金属含有量は熱分布パターンにも影響を与えるため、反応炉内全体での均一加熱を保証するために、強化された熱管理機能を備えたピロリシス装置が必要になります。

タイヤの熱分解における温度プロファイルは通常350°Cから500°Cの範囲であり、最適な分解は約450°Cで発生する。この温度範囲は、タイヤ専用の熱分解装置における反応器設計仕様および加熱システムの要件に影響を与える。また、タイヤゴムの分解反応速度論は、反応器の幾何学的形状およびガス処理システムに影響を及ぼす特定の蒸気滞留時間の要件を生じる。

プラスチック廃棄物処理の特性

プラスチック廃棄物は、熱分解装置の設計要件に影響を与える著しく異なる性質を持つ。一般的なプラスチック原料にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンおよびPETが含まれ、それぞれ固有の融点および分解特性を有する。タイヤ廃棄物とは異なり、プラスチック材料は通常均一であり、前処理が比較的簡単であるため、熱分解装置構成における供給システムを簡素化することが可能である。

ほとんどのプラスチックの融点は120°Cから270°Cの範囲にあり、これはタイヤ処理とは異なる熱管理が求められることを意味します。プラスチックの熱分解装置は、材料が固体から液体、そして気体へと状態変化する際の急激な相変化に対応できる必要があります。この特性により、材料の劣化や不完全な変換を防ぐために、正確な温度制御システムと特殊な反応器設計が不可欠です。

プラスチック廃棄物の密度のばらつきは、熱分解装置における供給システムの設計に大きな影響を与えます。低密度ポリエチレンフィルムは、高密度の硬質プラスチックと比べて異なる取り扱い機構を必要とします。装置はバルク密度の変動に対応しつつ、安定した熱分解反応と最適な生成物収率を確保するために、一貫した供給速度を維持できるように設計されている必要があります。

反応器の設計および構成の違い

タイヤ熱分解反応器の仕様

タイヤ専用の熱分解装置は、混合材料の機械的課題に対応できるよう設計された回転炉リアクターまたは水平バッチリアクターを採用しているのが一般的です。反応 chamber は、熱的分解プロセス中に発生する鉄線の分離に対応できる構造である必要があります。回転ドラムや攪拌装置などの特殊な内部機構により、適切な混合と熱伝達が確保され、運転を妨げる可能性のある鉄線の蓄積を防ぎます。

タイヤ熱分解装置の反応器シェルの厚さは、より高い運転温度および機械的応力が発生するため、プラスチック処理に必要なものよりも厚くすることが一般的です。耐火ライニングの仕様は、最大500°Cまでの長時間の熱暴露に耐えながらも構造的完全性を維持できるようにしなければなりません。耐熱鋼種および特殊断熱システムは、タイヤピロリシス装置長期的な信頼性を確保するために注力しています。

タイヤの熱分解におけるガス滞留時間の要件は通常2〜4秒の範囲であり、これには特定の反応器容積計算およびガス流体制御システムが必要となる。装置設計では、分解プロセス全体を通じて適切な蒸気-固体分離を実現するとともに、最適な熱環境を維持できるようにする必要がある。二次クラッキング室は、製品品質の向上と炭化水素回収率の最大化を目的として、多くの場合、タイヤ熱分解装置に組み込まれている。

プラスチック熱分解反応器の構成

プラスチック熱分解装置は、ポリマー分解特性に応じて最適化されたさまざまな反応器構成を採用していることが多い。流動層反応器、ねじ輸送機システム、連続供給機構は、プラスチック処理において一般的に使用されている。これらの設計は、溶融プラスチックの低い粘度に対応可能であり、処理能力の最大化を図る連続運転モードを容易にする。

プラスチックの熱分解装置における反応器の運転圧力は、通常、大気圧からわずかに正圧の範囲であるのに対し、タイヤ処理ではより高い圧力を必要とします。この違いにより、より軽量な構造材および簡素化された圧力管理システムが可能になります。しかし、プラスチックの熱分解装置には、ポリマー分解時に生成される多様な炭化水素製品を回収するための強化された蒸気回収システムを組み込む必要があります。

ポリマー材料は急速に熱的変化を起こすため、プラスチックの熱分解装置においては温度勾配の管理が極めて重要になります。複数ゾーンの加熱システムを独立した温度制御で備えることで、異なる種類のプラスチックに最適な処理条件を設定できます。装置設計では、局所的な過熱による早期劣化を防ぎつつ、反応器全体で完全な熱的変換を確実に実現しなければなりません。

製品回収および精製システム

タイヤ由来製品の特性

タイヤの熱分解は、熱分解装置の構成内で専用の回収システムを必要とする独自の生成物を生じます。主な液体生成物であるタイヤ由来油は、プラスチック由来油に比べて高分子量を持つ複雑な炭化水素混合物を含んでいます。この特性により、重質油分を効率的に回収するとともに製品品質基準を維持できる、強化された凝縮システムが求められます。

カーボンブラックの回収は、タイヤ熱分解プロセスにおいて重要な価値を持つ工程であり、全体の熱分解装置設計に統合された専用の分離・回収システムを必要とします。生成されるカーボンブラックはさまざまな産業用途に適した多くの特性を保持していますが、汚染を防ぐための適切な取扱いおよび貯蔵システムが不可欠です。装置の改造には、カーボンブラック専用の冷却装置および空気輸送システムが含まれます。

スチールワイヤー回収システムは、タイヤの熱分解プロセス中または後に金属材料を分離・回収することを目的とした、廃タイヤ熱分解装置における重要な構成要素です。磁気分離装置、ふるい分け機構および搬送設備により、主要な熱分解工程への干渉を防ぎながら効率的なスチール回収を実現します。回収されたスチールワイヤーは、通常、製鉄業界での用途において商業的価値を持ちます。

プラスチック由来製品の回収

プラスチック熱分解装置は、異なる回収および精製方法を必要とする軽質炭化水素製品を生成します。プラスチックの熱分解から得られる液体製品は、一般的に沸点が低く揮発性が高いことから、複数段階の冷却機能を備えた専用の凝縮システムが求められます。製品の分離と品質向上を可能にするため、分留装置が多くの場合、プラスチック熱分解装置に統合されています。

プラスチックの熱分解操作からのガス製品回収は、メタン、エタン、プロパンなどの高価値な軽質炭化水素をより高い濃度で得ることができます。熱分解装置には、これらの高価値成分を燃料用途または化学原料用途に向け効率よく濃縮できるよう、ガス分離および精製システムを組み込む必要があります。ガス洗浄システムにより不純物が除去され、最終用途の要件を満たす製品仕様が確保されます。

プラスチック由来のワックスおよび重油分画は、タイヤ由来製品と比べて異なる取り扱い方法が必要です。プラスチック由来製品は粘度が低く、化学組成も異なるため、ポンプ輸送および貯蔵システムを簡素化できます。ただし、常温で固化する可能性があるため、製品の流動性を維持するために加熱式の貯蔵および移送システムを設備が備えていなければなりません。

運転制御および安全上の考慮事項

タイヤ処理における安全要件

タイヤの熱分解装置における安全上の配慮は、混合材料処理に伴う複数の危険性を含みます。鋼線の存在は、専用の安全システムと作業者保護措置を必要とする機械的危険を生じる可能性があります。装置の設計では、可動部への鋼線の巻きつきを防止するとともに、保守および点検作業に対する安全なアクセスを確保する必要があります。

タイヤの熱分解装置における熱管理の安全システムは、高温運転および鋼線の集中によって引き起こされる可能性のあるホットスポットに対応しなければなりません。緊急冷却システム、温度監視ネットワーク、自動停止手順は、不可欠な安全機能です。また、装置は混合材料処理に伴い、異なる熱吸収率に起因する熱膨張応力にも対応できるようにする必要があります。

タイヤの熱分解装置用消火システムは、ゴム材料の可燃性および可燃性蒸気の存在により、特殊な設計上の配慮が必要です。不活性ガスによる空間充填方式、泡消火機能、緊急時の排気措置により、作業者の安全と設備保護を確保します。検知システムは、処理施設内の温度異常および可燃性ガス濃度の両方を監視する必要があります。

プラスチック加工の安全プロトコル

プラスチック熱分解装置の安全システムは、ポリマー材料が急速に揮発する特性を持つため、主に蒸気管理および温度制御に重点を置いています。蒸気検知システムは炭化水素濃度を監視し、潜在的な安全リスクに対して早期警報を提供します。装置の設計には、密閉空間内での蒸気蓄積を防ぐための強化された換気システムが組み込まれています。

静電気管理は、多くのポリマー材料が絶縁性を持つことや処理中に微細な粉体が発生することから、プラスチック熱分解装置において極めて重要になります。接地システム、抗静電剤、湿度制御対策により、点火源となる可能性のある静電気の蓄積を防止します。装置のボンディングおよび電気的連続性のテストによって、包括的な静電気保護が確保されます。

プラスチック熱分解装置における緊急時対応システムは、火災の急速な拡大と有毒蒸気の発生というリスクに対処する必要があります。自動供給停止装置、緊急冷却手順、蒸気閉じ込め対策により、多層的な保護が実現されます。装置の設計は、緊急時に危険物質を閉じ込めたまま、迅速な避難を可能にしています。

経済性および性能に関する考慮事項

設備投資の差異

タイヤの熱分解装置は、混合材料の処理に必要な頑丈な構造を備える必要があるため、通常、プラスチック処理システムよりも初期投資額が高くなります。特殊な鉄鋼分離装置、強化された熱管理システム、および強化された反応器部品により、装置コストが上昇します。しかし、タイヤの熱分解からは複数の高価値な生成物が得られるため、運用者にとっては魅力的な投資収益率が期待できます。

プラスチックの熱分解装置は、材料取り扱いが比較的単純で標準的な反応器構成であるため、一般的に初期投資額が低く抑えられます。プラスチック原料は均質であるため、より標準化された装置設計および製造手法が可能になります。このコスト面での利点は、タイヤ処理と比べて生成物の多様性や市場価値が潜在的に低いことと釣り合わせて検討する必要があります。

運転条件の違いにより、タイヤとプラスチックのピロリシス装置におけるメンテナンスコストの考慮事項は大きく異なります。タイヤ処理システムは、研磨性物質や鋼線の取り扱いが必要なため、通常より頻繁なメンテナンスを要します。一方、プラスチック処理装置はメンテナンス要件が比較的低いものの、蒸気処理システムや生成物回収部品に対して特別な配慮が必要です。

運用効率指標

タイヤピロリシス装置の効率測定には、複数の生成物流と回収率が含まれます。典型的なタイヤ処理による生成物は、液体油35～45％、カーボンブラック30～35％、鋼線10～15％、ガス製品10～15％です。装置設計の最適化は、製品品質基準を維持しつつ、全体的な材料回収率を最大化することに重点を置いています。処理能力（スループット）は、通常、反応器のサイズと構成に応じて1日あたり5～20トンの範囲になります。

プラスチックの熱分解装置の性能指標は、液体炭化水素の収率の最適化とエネルギー効率を重視しています。プラスチック処理では通常、70～85％の液体生成物収率が得られ、ガス生成は10～15％で、固形残渣は極めて少ないです。個々の生成物価値がタイヤ処理工程と比べて低くとも、高い液体収率と簡素化された生成物回収システムにより、経済的パフォーマンスが優れる場合があります。

タイヤとプラスチックの熱分解装置におけるエネルギー消費パターンは、処理温度やプロセス特性の違いにより異なります。タイヤ処理システムは最適な処理温度に到達するために一般的により多くのエネルギーを必要としますが、ゴムの分解過程で内部からの発熱を利用できる利点があります。一方、プラスチック処理システムはより低い温度で動作しますが、完全なポリマー変換および蒸気回収操作のために追加のエネルギーを要する場合があります。

今後の技術開発

先進的なタイヤ処理技術

タイヤの熱分解装置における新興の開発動向は、自動鋼鉄分離システムと強化されたカーボンブラック精製機能に焦点を当てています。高度な磁気分離技術および自動選別システムにより、手作業の労力が削減されるとともに製品品質が向上しています。触媒を用いた熱分解プロセスに関する研究では、統合された装置の改良を通じて、廃タイヤ由来の油を高付加価値製品へと昇級させることを目指しています。

タイヤ熱分解装置における連続処理システムは、重要な技術的進歩の機会を示しています。現在のバッチ処理方式の限界は、処理能力を制約し、運用の複雑さを増加させています。連続的なタイヤ供給および鋼鉄分離システムの開発は、大規模運転におけるタイヤ熱分解装置の効率性と経済的実現可能性を革新する可能性を秘めています。

タイヤの熱分解装置における環境性能の向上は、排出削減とエネルギー回収の最適化に対応しています。高度なガス洗浄システムや排熱回収技術により、持続可能性が全体的に向上するとともに、運用コストも削減されます。再生可能エネルギー源の統合や人工知能システムによるプロセス最適化は、今後のタイヤ処理技術の発展方向として注目されています。

プラスチック加工の革新動向

プラスチック熱分解装置の革新は、原料の柔軟性と生成物選択性の向上に焦点を当てています。高度な反応器設計により、混合プラスチック廃棄物に対応しながらも、選択的熱分解プロセスを通じて製品品質を維持できます。モジュール式装置構成の開発により、多様な種類のプラスチックを単一システム内で処理し、生成物の分布を最適化することが可能になっています。

プラスチック熱分解装置に統合された触媒アップグレーディングシステムは、選択的な変換プロセスを通じて生成物の価値を高めます。これらの高度なシステムは、低価値の熱分解生成物を高品位の燃料および化学原料に変換します。装置の改良には、経済収益を最大化するために、触媒再生システムや生成物分離技術が組み込まれています。

デジタル監視および制御システムは、プラスチック熱分解装置における主要な進歩領域です。リアルタイムでの組成分析、予知保全機能、自動プロセス最適化により、運用効率が向上し、人的監視の必要性が低減されます。ブロックチェーン技術やサプライチェーン追跡システムの統合は、リサイクル材の品質保証と市場受容性を高めます。

よくある質問

タイヤ用とプラスチック用の熱分解反応器の主な構造的違いは何ですか

タイヤの熱分解反応装置は、鋼線の存在やより高い運転温度のために、はるかに頑丈な構造が求められます。一般的には、より厚い反応器壁、特殊な鋼材分離機構、強化された熱管理システムを備えています。一方、プラスチック用の熱分解反応装置は、原料となるプラスチックが均質で処理温度も低いため、より軽量な材料とシンプルな内部構成を使用できます。また、反応器の形状も異なり、タイヤ用システムでは回転式の設計が多く採用されるのに対し、プラスチック用システムでは流動床方式や連続ねじ搬送装置が使用されることがあります。

タイヤとプラスチックの熱分解プロセスにおける生成物の収率はどのように比較されますか

タイヤの熱分解は通常、35～45％の液体油、30～35％のカーボンブラック、10～15％の鋼線、および10～15％のガス製品を生成するため、複数の収益源が得られますが、液体収率は低くなります。一方、プラスチックの熱分解は一般的に70～85％の液体炭化水素を生成し、ガスは10～15％、固体残渣は極めて少ないことから、液体製品の収率は高くなりますが、多様な製品は少なくなります。経済的価値の比較は各製品の市場状況に依存しますが、タイヤ処理は多様な製品を通じて安定したリターンを提供するのに対し、プラスチック処理は液体燃料の生産を最大化します。

それぞれのタイプの熱分解装置に特有の安全上の考慮事項は何ですか

タイヤの熱分解装置は、スチールワイヤーの取り扱いにおいて巻き付き防止システムや機械的危険保護など、専門的な安全対策を必要とします。高い運転温度と混合材料により、追加的な熱管理および火災消散対策が求められます。プラスチックの熱分解装置の安全性は、急激な揮発性ガス発生による蒸気管理に重点を置いており、強化された換気システムおよび静電気制御対策が必要です。どちらのシステムも包括的な緊急対応手順を必要としますが、タイヤ用装置は機械的安全性を重視する一方で、プラスチック用装置は蒸気密閉および着火防止を優先します。

同じ装置を改造して、タイヤ廃棄物とプラスチック廃棄物の両方を処理することは可能ですか

タイヤとプラスチック処理の間で一部の装置コンポーネントを共有できる場合もあるが、実用的な二重用途運転を行うには通常、大幅な改造が必要となる。材料特性、温度条件、および生成物回収システムにおける根本的な違いから、商用運用では専用設備の方がより現実的である。しかし、モジュール式の装置設計が開発されつつあり、これにより事業者は部品交換を通じて異なる原料に対応するようシステムを再構成できるようになる。二重用途システムの経済的妥当性は、処理量、製品市場、および特定アプリケーションにおける運用上の柔軟性要件に左右される。