本質的に、タイヤ熱分解油の精製は、未精製の複雑な油を、より価値があり安定した燃料留分に分離するための蒸留プロセスです。このプロセスは、未精製油を加熱して蒸気を発生させ、その蒸気を異なる温度で凝縮させることにより、不純物を除去しながら、ディーゼル、ガソリン、重質燃料油などの製品を分離します。
主な課題は、タイヤから油を生成することだけでなく、その重質で芳香族化合物に富んだ油を、商業的に実行可能な標準化された燃料にアップグレードすることです。精製プロセスは、未精製副産物と価値ある商品との間の重要な架け橋となります。
出発点：タイヤから未精製油へ
精製が行われる前に、まず廃タイヤを液体に変換する必要があります。これは熱分解、すなわち熱分解プロセスによって達成されます。
熱分解とは？
熱分解とは、細断されたタイヤを反応容器内で酸素が完全にない状態で加熱するプロセスです。この「嫌気性分解」により、ゴムの複雑なポリマー鎖が、未精製の液体油、固体の炭素質チャー（カーボンブラック）、および合成ガス（Syngas）の3つの主要な生成物に分解されます。
未精製熱分解油の性質
生成された未精製油は、濃厚で暗い液体です。重要な点として、これは従来の原油と同等ではありません。それは芳香族化合物の高濃度によって特徴づけられ、硫黄、灰分、微細固体など、元のタイヤに由来する不純物を含んでいます。この組成のため、ほとんどのエンジンでの直接使用には適さず、精製段階が必要となります。
主要な精製プロセス：多段階蒸留
精製の目的は、未精製熱分解油を精製し、従来の原油が精製されるのと同様に、特定の沸点を持つ留分に分離することです。
ステップ1：加熱と気化
未精製熱分解油は蒸留反応器に送られ、高温に加熱されます。この熱により、油中のさまざまな炭化水素化合物が気化し、液体が熱いガスに変わります。
ステップ2：分留（分留）
この熱い蒸気は蒸留塔または「分留塔」に上昇します。塔には温度勾配があり、底が最も熱く、上が最も冷たくなっています。蒸気が上昇して冷却されるにつれて、異なる化合物が沸点に応じて異なるレベルで液体に再凝縮します。
ステップ3：分離と回収
沸点が低い軽い留分（ガソリンに似た化合物など）は、塔の上部により高く上昇してから凝縮します。ディーゼル燃料に匹敵する重い留分は、より低温で高温のレベルで凝縮します。最も重い化合物は全く気化せず、濃い残留物またはスラッジとして底に残ることがあります。これらの分離された液体は、塔の異なる排出口から回収されます。
トレードオフと課題の理解
技術的には確立されていますが、タイヤ熱分解油の精製プロセスには複雑さが伴い、効果的であるためには慎重な管理が必要です。
不純物の管理
元のタイヤからの硫黄やその他の汚染物質は、未精製油に持ち越されます。これらの不純物は、燃料品質基準を満たし、エンジンへの損傷や有害な排出を防ぐために、蒸留中または蒸留後に除去する必要があります。これには追加の処理ステップが必要になることが多く、コストと複雑さが増します。
製品の安定性の確保
熱分解油の高い芳香族含有量は、石油由来の燃料よりも不安定になる可能性があります。時間の経過とともに重合し、スラッジやガムを形成する可能性があります。精製プロセスは安定性の向上に役立ちますが、最終製品には依然として長い保存期間を確保するために化学添加物が必要になる場合があります。
経済的およびエネルギーバランス
熱分解から最終蒸留までのプロセス全体は、エネルギー集約的です。プラントが経済的に実行可能であるためには、精製された燃料製品の市場価値が、エネルギー、メンテナンス、チャーやスラッジなどの副産物の処理コストを大幅に上回る必要があります。
目標に応じた適切な選択
精製操作の特定の焦点によって、プロセスのどの側面が最も重要であるかが決まります。
- 高品位燃料の生産が主な焦点の場合： 鍵となるのは、厳格な商業燃料仕様を満たすために、効率的な蒸留塔とそれに続く水素化処理または脱硫装置に投資することです。
- 環境への影響が主な焦点の場合： 鍵となるのは、熱分解中に生成される合成ガスを蒸留反応器の加熱に使用し、外部エネルギー需要を最小限に抑えるエネルギー統合を最大化することです。
- 経済的リターンが主な焦点の場合： 鍵となるのは、プロセスを最適化して価値の高い軽質留分（ディーゼルなど）の割合を最大化し、カーボンブラックを含むすべての副産物に対して一貫した収益性の高い市場を見つけることです。
結局のところ、タイヤ熱分解油の精製は、問題のある廃棄物ストリームを価値あるエネルギー資源に変え、環境上の負債を具体的な資産に変えるものです。
要約表：
| 精製ステップ | 主要なアクション | 主な生成物 |
|---|---|---|
| 1. 熱分解 | 酸素なしでタイヤを熱分解する。 | 未精製熱分解油 |
| 2. 気化 | 未精製油を加熱して蒸気を発生させる。 | 高温炭化水素蒸気 |
| 3. 分留（凝縮） | 異なる温度で塔内の蒸気を冷却する。 | 分離された燃料留分 |
| 4. 回収 | 異なるレベルから凝縮した液体を回収する。 | ディーゼル、ガソリン、重質燃料油 |
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