(57)【要約】【課題】  容器内で効率的に自然対流を起こさせることにより、投入された原料の加熱効率を向上する。【解決手段】  容器２の内部は、熱媒体７が上下に循環可能な閉ループ状に構成されている。加熱ガス通路５は、下部貯溜部１１の熱媒体７を加熱する下部加熱部２１と、下部貯溜部１１で加熱された第１側部１２の熱媒体７を加熱する側部加熱部２２とを備えている。原料１は、第１側部１２で加熱されて下部貯溜部１１へ向かって第２側部１３を流動する熱媒体７内に導入され、熱媒体７の循環を促進させる。伝熱管１４ａ内では、原料１が沸騰して熱媒体７の循環駆動力を発生させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体の入った容器内に原料投入部を通して投入された原料を、加熱ガス通路を流れるガスで加熱して、少なくともその一部を気化させる加熱油化装置であって、
上記容器の内部は、上記熱媒体が上下に循環可能な閉ループ状に構成され、
上記加熱ガス通路は、閉ループ下部の熱媒体を加熱する下部加熱部と、上記閉ループ下部で加熱されて上昇した閉ループ側部の熱媒体を加熱する側部加熱部とを備え、
上記閉ループ側部で加熱されて上記閉ループ下部へ向かう熱媒体中に上記原料が導入されるように構成されていることを特徴とする加熱油化装置。
【請求項２】
上記閉ループ下部と、上記閉ループ側部と、上記加熱ガス通路に接することなく上記閉ループ側部及び上記閉ループ下部を連通する還流部とによって、上記容器の内部が閉ループ状に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱油化装置。
【請求項３】
上記原料投入部は、上記還流部の上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の加熱油化装置。
【請求項４】
上記下部加熱部は、上記閉ループ下部内に配置された複数の伝熱管を備え、
上記各伝熱管は、それぞれ一端部が上記容器の側壁を貫通して上記ガスが流入するように構成される一方、他端部が前記側壁に対向する側壁を貫通して上記側部加熱部に接続されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の加熱油化装置。
【請求項５】
上記下部加熱部は、上記閉ループ下部内に配置されたＵ字管を備え、
上記Ｕ字管は、一端部が上記容器の側壁を貫通して上記ガスが流入するように構成されるとともに、他端部が上記側壁を貫通して上記側部加熱部に接続されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の加熱油化装置。
【請求項６】
上記閉ループ側部は、複数の伝熱管を備え、これら各伝熱管内に閉ループ下部で加熱された熱媒体が流入する構成とされていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の加熱油化装置。
【請求項７】
上記原料は、原油を含むものであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の加熱油化装置。
【請求項８】
上記原料は、固体成分を含むものであり、この固体成分は、上記ガスにより加熱されて溶融するものであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の加熱油化装置。
【請求項９】
上記固体成分は、プラスチックを含むものであることを特徴とする請求項８に記載の加熱油化装置。
【請求項１０】
上記閉ループ側部の上端部には、上記容器の内部で蒸発した原料を反応させる触媒槽と、上記容器の内部で蒸発した原料を分留させる分留塔との少なくとも一方が接続されていることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の加熱油化装置。
【請求項１１】
上記熱媒体の液面を検出する液面検出手段を備えていることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の加熱油化装置。
【請求項１２】
上記容器内に停留する成分を排出する排出管路を備えていることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の加熱油化装置。
【請求項１３】
熱媒体の入った容器内に原料を投入し、この原料をガスで加熱して少なくともその一部を気化させる加熱油化方法であって、
上記容器として、上記熱媒体が上下に循環可能な閉ループ状に構成されたものを使用し、
上記ガスにより閉ループ下部で熱媒体を加熱するとともに、この加熱されて上昇した熱媒体を上記ガスによってさらに閉ループ側部で加熱し、
上記閉ループ側部で加熱された熱媒体が上記閉ループ下部に向かって下方に流動するところに上記原料を投入することを特徴とする加熱油化方法。
【請求項１４】
上記原料は、固体成分が含まれるものであり、
上記熱媒体が上記閉ループ側部で上記固体成分の溶融温度以上に加熱されることを特徴とする請求項１３に記載の加熱油化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料を油化する溶融釜等の加熱油化装置及び加熱油化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記特許文献１に開示されているように、原料としての廃プラスチック等を燃焼ガスで加熱して油化する溶融釜等の加熱油化装置が知られている。この特許文献１に開示された加熱油化装置は、図８に示すように、熱媒油としても作用する溶融プラスチックが貯溜される容器１００を備えており、この容器１００の下には、バーナ１０１の燃焼ガスで下から容器１００を加熱する加熱室１０２が設けられている。また、容器１００内には、加熱室１０２に連通するＵ字管からなる伝熱パイプ１０３が配設され、加熱室１０２から流れてきた燃焼ガスが伝熱パイプ１０３内を下から上に流れるようになっている。これにより、伝熱パイプ１０３における下側部分を流れるより高温の燃焼ガスで容器内底部の溶融プラスチックを加熱でき、熱媒油１０５の自然対流を促進させるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−３２３３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の加熱油化装置では、自然対流が起こるのは伝熱パイプ１０３の周囲だけに限られるため、伝熱パイプ１０３から離れた熱媒油１０５は滞留した状態となりやすい。このため、容器１００内の一部で自然対流が発生するとはいえ、容器１００内での加熱効率を向上できる余地が依然として残されている。
【０００４】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容器内で効率的に自然対流を起こさせることにより、投入された原料の加熱効率を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明は、熱媒体の入った容器内に原料投入部を通して投入された原料を、加熱ガス通路を流れるガスで加熱して、少なくともその一部を気化させる加熱油化装置を前提として、上記容器の内部は、上記熱媒体が上下に循環可能な閉ループ状に構成され、上記加熱ガス通路は、閉ループ下部の熱媒体を加熱する下部加熱部と、上記閉ループ下部で加熱されて上昇した閉ループ側部の熱媒体を加熱する側部加熱部とを備え、上記閉ループ側部で加熱されて上記閉ループ下部へ向かう熱媒体中に上記原料が導入されるように構成されている。
【０００６】
本発明では、容器内を閉ループ状に構成するとともに、閉ループ下部と閉ループ側部とで熱媒体を加熱し、閉ループ下部の熱媒体が加熱されて上昇したところで更に閉ループ側部で熱媒体を加熱するようにしている。このため、容器内の全体で熱媒体が循環する自然対流を発生させることができる。したがって、加熱ガス通路の周囲の熱媒体だけでなく、容器内の熱媒体全体が流動するので、容器内の一部だけで熱媒体が自然対流する構成に比べ、容器内での熱媒体の加熱効率を向上でき、この熱媒体とともに流動する原料の加熱効率を向上することができる。しかも、閉ループ側部で加熱されて高温になっている熱媒体に原料が導入される構成としているので、原料を効率よく且つ速やかに加熱することができる。さらに、容器内の熱媒体全体が流動する構成なので、原料が攪拌され易くなり、これにより、加熱ガス通路内のガスによって直接加熱される部分が過度に加熱されるのを抑制でき、原料に含まれる成分が炭化して容器内面等に付着するのを抑制することができる。したがって、カーボンを除去するためのメンテナンスの頻度を減らすことができるという利点もある。
【０００７】
具体的な構成として、上記容器は、上記閉ループ下部と、上記閉ループ側部と、上記加熱ガス通路に接することなく上記閉ループ側部及び上記閉ループ下部を連通する還流部とによって、内部が閉ループ状に構成されているものとすることができる。
【０００８】
この構成において、上記原料投入部は、上記還流部の上方に配置されているのが好ましい。そうすれば、原料を流下させることにより、還流部内を閉ループ下部に向かって流動する熱媒体に原料が供給されることになるので、供給された原料によって閉ループでの熱媒体の自然対流を促進させることができる。すなわち、熱媒体よりも低温の原料が混合されることで熱媒体の比重が重くなるので、熱媒体の還流部内での下向きの流動を原料投入によって促進させることができる。この結果、容器内全体での熱媒体の自然循環を促進できて、原料の加熱効率をさらに向上することができる。
【０００９】
ここで、上記下部加熱部が、上記閉ループ下部内に配置された複数の伝熱管を備え、上記各伝熱管は、それぞれ一端部が上記容器の側壁を貫通して上記ガスが流入するように構成される一方、他端部が前記側壁に対向する側壁を貫通して上記側部加熱部に接続されている構成にすることができる。
【００１０】
この態様では、市場にある安価な種々の管部材を利用でき、しかも限られたスペースで下部加熱部の伝熱面積を増大できるので、部品コストの上昇を抑制しつつ加熱効率を向上することができる。
【００１１】
あるいは、上記下部加熱部が、上記閉ループ下部内に配置されたＵ字管を備え、上記Ｕ字管は、一端部が上記容器の側壁を貫通して上記ガスが流入するように構成されるとともに、他端部が上記側壁を貫通して上記側部加熱部に接続されている構成にすることもできる。
【００１２】
この態様によれば、Ｕ字管と容器がそれぞれ熱膨張係数の異なる材質で構成される場合であっても、Ｕ字管の熱膨張に伴う熱応力がＵ字管と容器との間に働くことを抑制できるので、容器及びＵ字管が材質の制限を受けるのを緩和することができる。
【００１３】
そして、上記閉ループ側部が、複数の伝熱管を備え、これら各伝熱管内に閉ループ下部で加熱された熱媒体が流入する構成とされていてもよい。
【００１４】
この態様では、閉ループ下部で加熱された熱媒体を閉ループ側部の各伝熱管へ流入させ、この伝熱管内で熱媒体をさらに加熱するので、伝熱管内の原料を沸騰させて気液二相流を発生させることにより、伝熱管内で上昇流を円滑に発生させることができる。
【００１５】
そして、上記原料が、原油を含むものであれば、例えば大量の原油の処理が要求される石油精製装置等の原油加熱装置に適用することが可能となる。
【００１６】
また、上記原料が、固体成分を含むものであり、この固体成分は、上記ガスにより加熱されて溶融するものであってもよい。
【００１７】
この場合、上記固体成分が、プラスチックを含むものであれば、例えば廃プラスチック等を油化する溶融釜等に適用することが可能になる。
【００１８】
また、上記閉ループ側部の上端部に、上記容器の内部で蒸発した原料を反応させる触媒槽と、上記容器の内部で蒸発した原料を分留させる分留塔との少なくとも一方が接続されていれば、蒸発成分の改質等が可能になる。
【００１９】
また、上記熱媒体の液面を検出する液面検出手段を備えていれば、熱媒体の液面を検出することができるので、液面が所定範囲内になるように制御をすることが可能となる。
【００２０】
また、上記容器内に停留する成分を排出する排出管路を備えていれば、排出管路を介して停留成分を外部に排出することができるので、蒸発させることができなかった重質成分等を抜き取ることができるようになる。
【００２１】
また、本発明は、熱媒体の入った容器内に原料を投入し、この原料をガスで加熱して少なくともその一部を気化させる加熱油化方法を前提として、上記容器として、上記熱媒体が上下に循環可能な閉ループ状に構成されたものを使用し、上記ガスにより閉ループ下部で熱媒体を加熱するとともに、この加熱されて上昇した熱媒体を上記ガスによってさらに閉ループ側部で加熱し、上記閉ループ側部で加熱された熱媒体が上記閉ループ下部に向かって下方に流動するところに上記原料を投入する。
【００２２】
この加熱油化方法において、上記原料に固体成分が含まれる場合には、上記熱媒体が上記閉ループ側部で上記固体成分の溶融温度以上に加熱されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、容器内で効率的に自然対流を起こさせることができ、投入された原料の加熱効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る加熱油化装置の一実施形態としての加熱釜１０を概略的に示している。この加熱釜１０は、例えば、原料１として投入された原油等の重質油を加熱して軽質油成分を取り出すものであり、石油精製装置用の加熱釜や分留精製する装置の加熱釜として用いることができる。図１に示すように、加熱釜１０は、ステンレス製の容器２を備えている。この容器２内には、軽油や灯油等の熱媒体７が貯溜されている。
【００２６】
容器２は、内部が閉ループ状に構成されている。以下、具体的に説明する。容器２は、その下部に比較的大きな内容積を有する下部貯溜部１１を備えている。この下部貯溜部１１は、閉ループの下側部を構成するものであり、本発明でいう閉ループ下部に相当する。
【００２７】
概略図である図２に示すように、下部貯溜部１１には、その上面部における一端側（図２の左側）から上方に延びる第１側部１２と、上面部における他端側（図２の右側）から上方に延びる第２側部１３とが設けられている。第１側部１２は、それぞれ細管からなる多数の伝熱管１４ａによって構成された伝熱管部１４と、この伝熱管部１４の上端部に設けられた合流部１５とを備えている。
【００２８】
上記伝熱管部１４は、その下端部が下部貯溜部１１の上面部に接続されており、各伝熱管１４ａが上下に延びる姿勢に設置されている。各伝熱管１４ａ内は、下部貯溜部１１の上面に形成された連通孔を通して下部貯溜部１１内と連通されている。上記合流部１５は、全伝熱管１４ａにまたがるように設けられるもので、各伝熱管１４ａの上端部から流出した熱媒体がこの合流部１５で合流するようになっている。伝熱管部１４と合流部１５とにより、本発明でいう閉ループ側部が構成されている。すなわち、伝熱管部１４及び合流部１５は、閉ループの一方の側部となっている。
【００２９】
一方、第２側部１３は、例えば円筒状に形成されていて、内部が空洞になっている。この第２側部１３と上記合流部１５とには、下部貯溜部１１から上方に離間したところに配置された上部貯溜部１７が架け渡されている。そして、下部貯溜部１１と第１側部１２と第２側部１３と上部貯溜部１７とで囲まれた空間が、紙面奥行き方向に貫通した貫通空間となっている。上部貯溜部１７は、第１側部１２から第２側部１３に向かって僅かに降下する傾斜配置の例えば円筒状に形成されている。この上部貯溜部１７は、閉ループの上側部となっている。
【００３０】
上記合流部１５と第２側部１３とは、上部貯溜部１７を通して連通されている。この第２側部１３は、下部貯溜部１１の上面部に形成された連通孔を通して下部貯溜部１１と連通されている。このように、容器２の内部は、下部貯溜部１１と第１側部１２と第２側部１３と上部貯溜部１７とが連通する閉ループ状に構成されていて、熱媒体７が容器２内を上下に循環可能となっている。すなわち、容器２内部が全体として熱対流の循環路となる閉回路となっている。本実施形態において、上部貯溜部１７と第２側部１３とにより、本発明でいう還流部が構成されている。すなわち、第１側部１２から流出した熱媒体７が上部貯溜部１７と第２側部１３を通って下部貯溜部１１へ向かうようになっている。上記容器２は、この形態で下部貯溜部１１、第１側部１２、第２側部１３及び上部貯溜部１７が一体的に構成されたものとなっていて、これら下部貯溜部１１、第１側部１２、第２側部１３及び上部貯溜部１７の全体に熱媒体７が貯溜されている。
【００３１】
第２側部１３の上端部には、容器２内に原料１を投入するための原料投入部３が設けられている。この原料投入部３は、第２側部１３に上方から原料１が流下するように接続されている。これにより、投入された原料が流下してそのまま第２側部１３内の熱媒体７に供給されるようになっている。
【００３２】
上記原料投入部３には、ゲートバルブ３ａが設けられている。このゲートバルブ３ａは、図略のポンプ等によって原料貯槽（図示省略）から供給された原料１の容器２内への投入量を調整するためのものである。このゲートバルブ３ａの開閉量を調整することにより、容器２内全体の貯溜量を調整できるようになっている。なお、原料投入部３は、原料１が自重で流下して容器２内に供給されるようにホッパによって構成してもよい。
【００３３】
本実施形態に係る加熱釜１０には、容器２内の熱媒体７を加熱するガス４を流通させる加熱ガス通路５が設けられている。この加熱ガス通路５は、下部加熱部２１と、側部加熱部２２と、両加熱部２１，２２を連通する連通部２３とを備えている。
【００３４】
上記下部加熱部２１は、下部貯溜部１１内の熱媒体７を加熱するためのものであり、容器２の外部に配設された外側加熱部２５と、容器２の内部に配設された内側加熱部２６とを備えている。外側加熱部２５は、端部にバーナ８が配設され、略水平に延びる導入部２５ａと、この導入部２５ａの下流端に連通し、容器２の底面２ａに沿って略水平に延びる底面加熱部２５ｂと、底面加熱部２５ｂの下流端に連通し、下部貯溜部１１の側壁２ｂに沿って上方に延びる連絡部２５ｃとからなる。外側加熱部２５は、その外壁が耐火性の断熱材によって構成されており、この外側加熱部２５内を流れるガス４の熱が外部に漏れないようになっている。なお、バーナ８の燃料としては、安価なＣ重油などの重質油燃料等を使用することができる。
【００３５】
上記バーナ８の燃焼により、ガス４が発生し、このガス４は、導入部２５ａ、底面加熱部２５ｂ及び連絡部２５ｃをこの順に流れる。このとき底面加熱部２５ｂでは、ガス４の熱が容器２の底面２ａを介して下部貯溜部１１内の熱媒体７に伝わる。言い換えると、容器２の底面２ａは、ガス４の熱を熱媒体７に伝える伝熱面となっている。
【００３６】
上記内側加熱部２６は、下部貯溜部１１内に配置されるものであり、複数のＵ字管２６ａによって構成されている。各Ｕ字管２６ａは、両端部が上下に配置されるように下部貯溜部１１の一方（図２に左側）の側壁２ｂに固定されるとともに、この側壁２ｂから対向する側壁２ｃに向かって水平に延びるように配設されている。そして、Ｕ字管２６ａの湾曲部は、対向側壁２ｃの近傍に配置されている。このように湾曲部が容器側壁２ｃから離間した状態に配設されることにより、Ｕ字管２６ａが熱膨張してもそれに伴ってＵ字管２６ａに熱応力が作用するのを抑制できるようになっている。
【００３７】
Ｕ字管２６ａの下側の一端部は、容器側壁２ｂに形成された連通孔を通して上記連絡部２５ｃと連通されている。一方、Ｕ字管２６ａの上側の一端部は、容器側壁２ｂに形成された連通孔を通して上記連通部２３と連通されている。この連通部２３は、下端部で上記Ｕ字管２６ａに連通されるともに、容器２の外側に配設されている。そして、連通部２３は、その上端部において上記側部加熱部２２の下端部に連通されている。連通部２３は、図示省略するが断熱材によって被覆されている。
【００３８】
上記側部加熱部２２は、上記第１側部１２の熱媒体７を加熱するためのものであり、伝熱管部１４を取り囲むように配設され、第１側部１２の下端部から第１側部１２に沿って上方に延びる例えば円筒状の部材によって構成されている。そして、側部加熱部２２の下端部で上記連通部２３と連通されている。すなわち、側部加熱部２２内において、伝熱管１４ａの外側を上方に向かって流れるガス４によって伝熱管部１４内の熱媒体７が加熱されるようになっている。
【００３９】
容器２には、貯留された熱媒体７の液面７ａを検出するための液面検出手段の一例としての液面センサ２９が設けられている。この液面センサ２９は、例えば第２側部１３の上端部に配設されており、容器２内の熱媒体量が正常な循環が生じる所定範囲内になるように加熱量及び原料１の投入量をコントロールするために設けられるものである。
【００４０】
また、容器２には、この容器２内に停留する成分を排出するための排出管路６が設けられている。この排出管路６は、下部貯溜部１１における下端部に設けられ、原料１から分留されて容器底部に停留する重質油分を排出するのに使用される。すなわち、原料１中の重質油分は沸点が高く蒸発しにくいので、本装置の稼働時間の経過と共に重質油分の比率が高まり、この重質油分が下部貯溜部１１の最下部に停留するようになる。そして、重質油分を放置しておくと割合を増していき、カーボン発生の原因となるので、排出管路６から重質油分を抜くことにより、原料１中の重質油分の割合を一定に保つようにしている。なお、排出された原料１は図略の貯槽に貯蔵することもできるが、燃料として用いることもできる。すなわち、排出管路６に開閉弁６ａを設けるととともに、図１に示すように、排出管路６とバーナ８の燃料供給路３１を接続して、この接続路にポンプ３３を設けることにより、重質油分を燃料として利用することが可能となる。
【００４１】
第１側部１２の上側には、触媒槽３２が設けられている。この触媒槽３２は、容器２内で蒸発した油性物質を改質し精製するためのものである。なお、第１側部１２の上側には、この触媒槽３２に代えて分留塔を配設してもよい。
【００４２】
次に図２及び図３を参照しながら、本加熱釜１０の運転動作について説明する。図２に示す矢印は、ガス４の流れを示し、図３の矢印は、熱媒体７及び原料１の流動を示している。
【００４３】
まず、運転の初期には、軽油や灯油等の熱媒体７が容器２内に供給され、バーナ８を燃焼させて発生する例えば７００〜８００℃程度のガス４によって容器２内を加熱する。すなわち、バーナ８の燃焼ガス４は、導入部２５ａを流れた後、底面加熱部２５ｂで容器底面２ａを加熱し、連絡部２５ｃを通して内側加熱部２６に流入する。この内側加熱部２６において、燃焼ガス４は下部貯溜部１１内の熱媒体７を加熱し、連通部２３を通して側部加熱部２２に流入する。この側部加熱部２２において、燃焼ガス４は第１側部１２内の熱媒体７を加熱して排出される。
【００４４】
一方、容器２内部では、燃焼ガス４によって下部貯溜部１１で加熱された熱媒体７は、上昇して伝熱管部１４の各伝熱管１４ａに流入する。この熱媒体７は、伝熱管１４ａ内で一部が沸騰する程度に加熱される。このため、伝熱管１４ａ内では気液混合のマクロな平均密度が低い流体となって強烈な上昇流が生じる。これにより、容器２内では、熱媒体７が下部貯溜部１１、第１側部１２、上部貯溜部１７及び第２側部１３をこの順に循環する循環流が生ずる。この熱媒体７は、例えば３５０℃程度に加熱されている。
【００４５】
引き続き、液面センサ２９によって検出された液面７ａが所定のレベルに達していなければ、ゲートバルブ３ａを開放して、原料投入部３から原料１を投入する。この原料１としては、原油などの重質油が該当する。
【００４６】
この原料１は、原料投入部３からそのまま流下して第２側部１３内の熱媒体７と混合される。第２側部１３内には、伝熱管部１４で加熱された熱媒体７が流入しており、容器２内の中でも特に高温になっている熱媒体７が流動しているので、投入された原料１は効率よく加熱される。したがって、粘性の高い原料１が容易に熱をもらって流動性が高くなるので、原料１の投入によって自然対流が抑制されるのを防止することができる。またこのとき、熱媒体７に低温の原料１が混合されることになるので、熱媒体７の比重が大きくなり、第２側部１３における下降流を加速させる。すなわち、伝熱管部１４での上昇流に加えて第２側部１３での下降流が容器２内での熱媒体７及び原料１の混合流体の自然対流を促進する。これにより、熱媒体７ととともに流動する原料１を下部貯溜部１１及び第１側部１２で効率良く加熱することができる。そして、容器２内で気化した蒸気Ｖは、触媒槽３２へと導かれて改質される。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態１に係る加熱釜１０によれば、容器２内を閉ループ状に構成するとともに、下部貯溜部１１と第１側部１２で熱媒体７を加熱するようにしているので、下部貯溜部１１の熱媒体７が加熱されて上昇したところで更に第１側部１２で熱媒体７を加熱することができる。このため、熱媒体７が容器２内の全体を循環する強力な自然対流を発生させることができる。したがって、加熱ガス通路５の周囲の熱媒体７だけでなく、容器２内の熱媒体７全体が流動するので、容器２内の一部だけで熱媒体７が自然対流する構成に比べ、容器２内での熱媒体７の加熱効率を向上でき、この熱媒体７とともに流動する原料１の加熱効率を向上することができる。しかも、第１側部１２で加熱されて高温になっている熱媒体７に原料１が導入される構成としているので、原料１を効率よく且つ速やかに加熱することができる。このように、本加熱釜１０では、原料１の加熱効率が高くなるので、例えば大量の原油の処理が要求される石油精製装置等に有効である。
【００４８】
さらに、容器２内の熱媒体全体が流動する構成なので、高速の循環流を発生させるとともに原料１を攪拌し易くできることにより、加熱ガス通路５内のガス４によって直接加熱される部分が過度に加熱されるのを抑制できるとともに、原料１に含まれる成分が炭化して容器２内面等に付着するのを抑制することができる。したがって、Ｃ２、Ｃ３等の微粒カーボンの付着により伝熱性能が劣化するのを抑制できるとともに、付着したカーボンを除去するためのメンテナンスの頻度を減らすことができるという利点もある。
【００４９】
また、本実施形態１では、原料投入部３を第２側部１３の上端部に配設したので、上部貯溜部１７から下部貯溜部１１に向かって第２側部１３内を流動する熱媒体７に原料１が供給されることになる。このため、供給された原料１によって閉ループでの熱媒体７の自然対流を促進させることができる。すなわち、熱媒体７よりも低温の原料が混合されることで熱媒体７の比重が重くなるので、熱媒体７の第２側部１３内での下向きの流動を原料投入によって促進させることができる。この結果、容器２内全体での熱媒体７の自然循環を促進できて、原料１の加熱効率をさらに向上することができる。
【００５０】
また、本実施形態１では、内側加熱部２６が、両端部が容器２の一側壁２ｂに固定された複数のＵ字管２６ａによって構成されているので、Ｕ字管２６ａと容器２がそれぞれ熱膨張係数の異なる材質で構成される場合であっても、Ｕ字管２６ａの熱膨張に伴う熱応力がＵ字管２６ａと容器２との間に働くことを抑制できるので、容器２及びＵ字管２６ａが材質の制限を受けるのを緩和することができる。
【００５１】
また、本実施形態１では、第１側部１２に多数の伝熱管１４ａからなる伝熱管部１４を設けるようにしたので、伝熱管１４ａの内部において原料１を沸騰させて気液二相流を発生させ、伝熱管１４ａ内で上昇流を円滑に発生させることができる。これにより、比較的容積の大きな下部貯溜部１１で伝熱面積を稼ぎつつ、伝熱管部１４において効率よく循環駆動力を得ることができる。特に本実施形態では、伝熱管部１４を細管の集合体としたので、伝熱面積を増大でき、この点においても伝熱効率の向上が図られている。
【００５２】
また、本実施形態１では、液面センサ２９を設けるようにしたので、液面７ａが所定範囲内になるように制御をすることが可能となり、熱媒体７が溢れ出るのを防ぐことができる。また、原料１の量が少なすぎて伝熱管部１４等が露出して過度に加熱してしまうようなことを防止することもできる。
【００５３】
また、本実施形態１では、排出管路６を介して停留成分を外部に排出することができるので、蒸発させることができなかった重質成分を抜き取ることができる。
【００５４】
また、原料投入部３の上流側にゲートバルブ３ａを設けることにより、原料１の投入量をコントロールすることができるので、釜全体の油の量などをコントロールできる。
【００５５】
なお、容器２の材質はステンレスに限られるものではなく、形状、材質は種々変更が可能である。
【００５６】
また、燃焼ガス４は、Ｃ重油などの重質油を燃焼させることにより得られるものに限らず、例えば天然ガスなどその他の燃料を燃焼させて得られるものも採用可能である。
【００５７】
（実施形態２）
図４及び図５は、第２実施形態に係る加熱釜１０を概略的に示している。なお、図４では、燃焼ガス４の流れを矢印で示しており、図５では、熱媒体７及び原料１の流動方向を矢印で示している。
【００５８】
前記実施形態１では、内側加熱部２６が複数のＵ字管２６ａによって構成される構成としたが、本実施形態２では、内側加熱部２６が、真っ直ぐに延びる複数の伝熱管２６ｂによって構成されている。すなわち、内側加熱部２６は、細管の集合体となっている。その他の構成については、実施形態１と同様なので、同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５９】
各伝熱管２６ｂは、水平方向に延びる姿勢で配置されるとともに、容器２の対向する側壁２ｂ，２ｃ間に架設されている。そして、各伝熱管２６ｂの一方（図４の右側）の端部が、底面加熱部２５ｂに連通する一方、他方の端部が連絡部２５ｃに連通されている。この連絡部２５ｃは、容器２下部の側壁２ｂに沿って上下に延びるものであり、その上端部が側部加熱部２２に連通している。
【００６０】
この加熱釜１０では、バーナ８の燃焼ガス４は、底面加熱部２５ｂを流れて下部貯溜部１１の底面２ａを加熱し、その後各伝熱管２６ｂに流入して水平方向に流れる。この燃焼ガス４は、下部貯溜部１１内の熱媒体７及び原料１を加熱した後、側部加熱部２２において第１側部１２内の熱媒体７及び原料１を加熱する。これにより、容器２内の全体で熱媒体７及び原料１が自然循環し、原料１を効率的に気化させることができる。
【００６１】
本実施形態２によれば、内側加熱部２６に市場にある安価な種々の管部材を利用でき、しかも限られたスペースで下部加熱部２１の伝熱面積を増大できるので、部品コストの上昇を抑制しつつ加熱効率を向上することができる。
【００６２】
なお、その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【００６３】
（実施形態３）
図６は、第３実施形態に係る加熱釜１０を概略的に示している。本実施形態３では、下部加熱部２１及び側部加熱部２２が前記実施形態１，２に比べて簡素化された構成となっている。
【００６４】
具体的に、下部加熱部２１には内側加熱部が設けられておらず外側加熱部２５のみの構成となっている。下部加熱部２１は、導入部２５ａと底面加熱部２５ｂと下側面加熱部２５ｄとからなる。したがって、本実施形態３では、下部貯溜部１１は、容器２の外側のみから加熱される構成となっている。
【００６５】
側部加熱部２２は、下端部が下側面加熱部２５ｄに連通するとともに、そこから第１側部１２に沿って上方に延びている。
【００６６】
第１側部１２は、下部貯溜部１１の上面部に接続された、上下に延びる例えば円筒状の部材によって構成されている。そして、この第１側部１２に伝熱管は配設されていないので、第１側部１２内を熱媒体７及び原料１が分流することなく流動する。したがって、前記実施形態に比べて熱媒体７及び原料１の流動抵抗を低減することができる。
【００６７】
本実施形態３においても、容器２内の全体で熱媒体７及び原料１が自然循環するので、原料１を効率的に気化させることができる。
【００６８】
なお、その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【００６９】
（実施形態４）
図７は、本発明に係る加熱油化装置の一実施形態としての溶融釜２０を概略的に示している。この溶融釜２０は、原料として投入された廃プラスチック等の固体成分を溶融して油化するためのものである。
【００７０】
この溶融釜２０の構成は、実施形態１に係る加熱釜１０の構成と基本的に同じである。すなわち、容器２は、下部貯溜部１１、第１側部１２、上部貯溜部１７及び第２側部１３を備え、内部が閉ループ状に構成されている。そして、容器２内部の熱媒体７及び原料１を加熱するガス４が流れる加熱ガス通路５は、下部加熱部２１と、側部加熱部２２と、両加熱部２１，２２を連通する連通部２３とを備えている。
【００７１】
本実施形態４が前記実施形態１〜３と異なる点は、原料に固体成分が含まれ、容器２内でこの固体成分を溶融させる点である。原料としては、表１に示す種類のプラスチックが適用可能である。これらのプラスチックは３００℃以下の融点を持つものである。
【００７２】
【表１】
2006328338.tif 000003
【００７３】
固体プラスチックの油化還元の第一段階である加熱液化において、従来の方法では、これらのプラスチックを溶融させるのは非常に困難であり、伝熱特性の良くないプラスチックを如何に効率よく加熱するかが要点となっている。そこで、本実施形態４に係る溶融釜２０では、３００℃以上に加熱されて容器２内を高速で流動する熱媒体７にプラスチック４２を適量投入することによってプラスチック４２を効率よく加熱するようにしている。
【００７４】
具体的には、運転の初期において軽油や灯油等の熱媒体７を容器２に供給し、３００℃以上に加熱する。このとき、下部貯溜部１１で加熱された熱媒体７が第１側部１２の伝熱管１４ａ内でさらに加熱され、伝熱管１４ａ内で熱媒体７の強烈な上昇流が生ずる。そして、容器２内の全体において、熱媒体７が下部貯溜部１１、第１側部１２、上部貯溜部１７及び第２側部１３をこの順に循環する循環流が生ずる。なお、この循環する方向を図７に実線矢印で示し、ガス４の流れを破線矢印で示している。
【００７５】
この状態で、原料投入部３から原料としての細断された廃プラスチック４２を適量供給する。すなわち、液面センサ２９によって容器２内の貯溜量が検出されており、この検出結果に応じてゲートバルブ３ａの開度を調整することにより、廃プラスチック４２が効率よく溶融する適量を供給することができる。そして、原料投入部３から投入された廃プラスチック４２は、第１側部１２の伝熱管部１４で加熱された３５０℃程度の熱媒体７が下部貯溜部１１に向かって高い流速をもって大量に流動するところに混入されるため、直ちに加熱されて液化する。そして、熱媒体７はこの液化したプラスチック４２とともに流動し、下部貯溜部１１及び第１側部１２でさらに加熱される。これにより、軽質油成分が蒸発して蒸気Ｖとなり、プラスチック４２の油化を行うことができる。
【００７６】
したがって、本実施形態４によれば、容器２内の全体で熱媒体７を自然循環させることができ、固体のプラスチック４２を効率的に溶融させることができ、プラスチック４２の油化還元の第一段階である加熱液化を容易かつ確実に行うことができる。
【００７７】
なお、本実施形態４では原料としてのプラスチック４２を投入する構成としたが、これに限られるものではなく、例えば、原料として、原油などの重質油とプラスチックの混合物を投入するようにしてもよい。また、プラスチックとしては表１に示す種類のもの以外にも適用可能である。
【００７８】
また、本実施形態４では、内部加熱部が複数のＵ字管２６ａによって構成されているが、これに代え、実施形態２のように複数の真っ直ぐな伝熱管によって構成してもよい。また第１側部１２に複数の伝熱管からなる伝熱管部１４が設けられる構成に代え、実施形態３のように第１側部１２が例えば円筒状の部材によって構成され、熱媒体７がその中を分流されることなく流動する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態１に係る加熱釜を示す概略外観図である。
【図２】前記加熱釜の内部構成を概略的に示す図である。
【図３】前記加熱釜での熱媒体の流動方向を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る加熱釜の内部構成を概略的に示す図２相当図である。
【図５】前記加熱釜での熱媒体の流動方向を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態３に係る加熱釜の内部構成を概略的に示す図２相当図である。
【図７】本発明の実施形態４に係る加熱釜の内部構成を概略的に示す図２相当図である。
【図８】従来の加熱油化装置の内部構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１    原料
２    容器
３    原料投入部
４    ガス
５    加熱ガス通路
６    排出管路
７    熱媒体
１０  加熱釜
１１  下部貯溜部（閉ループ下部の一例）
１２  第１側部（閉ループ側部の一例）
１３  第２側部
１４ａ  伝熱管
１７  上部貯溜部
２０  溶融釜
２１  下部加熱部
２２  側部加熱部
２６ａ  Ｕ字管
２６ｂ  伝熱管
２９  液面センサ
３２  触媒槽
４２  プラスチック
【図１】
2006328338.tif 000004
【図２】
2006328338.tif 000005
【図３】
2006328338.tif 000006
【図４】
2006328338.tif 000007
【図５】
2006328338.tif 000008
【図６】
2006328338.tif 000009
【図７】
2006328338.tif 000010
【図８】
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