(57)【要約】【課題】  プラスチックの熱分解装置における熱効率および稼働率を向上する。【解決手段】  プラスチックを熱分解する熱分解槽５０とその上部を閉鎖する蓋体５１を備えた槽型の熱分解装置７を提供する。本装置は、前記蓋体５１の内側に傾斜面５２が形成され、前記傾斜面５２の下方側に分解ガス排出部８を兼ねた凝縮液排出部８ａが設けられ、前記傾斜面５２の上方から下方側の凝縮液排出部８ａに向けて凝縮液案内部５３が設けられる。熱分解槽５０で蒸発した分解ガスの一部は傾斜面５２で冷却されて凝縮するが、その凝縮液は凝縮液案内部５３および傾斜面５２に沿って流下し、凝縮液排出部８ａを経て分解ガスと共に管路ｅから排出する。【選択図】        図１
2006206679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックを熱分解する熱分解槽５０とその上部を閉鎖する蓋体５１を備えた槽型の熱分解装置７において、前記蓋体５１の内側に傾斜面５２が形成され、前記傾斜面５２の下方側に凝縮液排出部８ａが設けられ、前記傾斜面５２の上方から下方側の凝縮液排出部８ａに向けて凝縮液案内部５３が設けられていることを特徴とする熱分解装置。
【請求項２】
請求項１において、前記凝縮液案内部５３は前記傾斜面５２の上方から下方に向けて所定間隔で配置された複数の樋部５６を有することを特徴とする熱分解装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記凝縮液排出部８ａが分解ガスを排出するガス排出部８を兼用していることを特徴とする熱分解装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、前記熱分解槽５０がポリスチレン溶液を熱分解するものであり、その内部にポリスチレン溶液を加熱する熱交換部１０を設け、さらにスチレン溶液をその内部に散布する散布手段４０を設けたことを特徴とする熱分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリスチレン等のプラスチックを熱分解する熱分解装置に関し、詳しくは熱分解した分解ガスおよびその凝縮液を効率よく排出できる槽型の熱分解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や家庭からは種々のプラスチック廃棄物（廃プラスチック）が排出される。廃プラスチックはそのまま焼却すると環境に悪影響を与る上に資源的にも損失となる。そこで従来から廃プラスチックを熱分解装置で熱分解し、油成分として回収する技術が開発されている。熱分解に適したプラスチックはポリスチレン、スチレン−アクリル共重合体（ＡＳ樹脂）、スチレン−アクリル−ブタジエン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等のスチレン系樹脂（以下、これらを単にポリスチレンという）、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂等がある。
【０００３】
廃プラスチックとして多いのはポリスチレンであり、その中でも発泡ポリスチレンは緩衝材や断熱材として多用されているので、廃プラスチックとして多量に排出される。発泡ポリスチレンの嵩密度は著しく低いので、スチレンモノマー、ベンゼン、トルエン等の溶剤で溶解してポリスチレン溶液に変換する減容処理を行い、得られたポリスチレン溶液を熱分解する方法が一般的に採用されている。
【０００４】
ポリスチレン溶液を熱分解する技術として、例えば特許文献１に記載された方法が知られている。特許文献１に記載されている熱分解装置は、断熱層で囲まれた加熱室の内部に断面が円形とされた熱分解槽を配置し、その上部が蓋体で密閉されている。このような従来の槽型の熱分解装置では、蓋体に分解ガスの排出部が設けられ、その排出部から生成した分解ガスが排出されて凝縮器に導かれる。そして凝縮器で冷却により凝縮した油成分はそのまま燃料として利用され、または蒸留装置で更に精製してモノマー成分として回収される。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１１３７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし従来の槽型の熱分解装置では熱分解槽の上部に蒸発する分解ガスは効率よく排出できるが、蓋体の内側で冷却されて凝縮する凝縮液は排出できない。そのため凝縮液は再び熱分解槽に落下して再蒸発しなければならない。このように蒸発と凝縮を繰り返すと熱分解効率が低下し、加熱エネルギーの消費量も増加するという問題がある。そこで本発明はこのような従来の熱分解装置における問題を解決することを課題とし、そのための改良された熱分解装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する本発明の熱分解装置は、プラスチックを熱分解する熱分解槽とその上部を閉鎖する蓋体を備えた槽型の熱分解装置である。そして本熱分解装置は、前記蓋体の内側に傾斜面が形成され、前記傾斜面の下方側に凝縮液排出部が設けられ、前記傾斜面の上方から下方の凝縮液排出部に向けて凝縮液案内部が設けられていることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
上記熱分解装置において、前記凝縮液案内部は前記傾斜面の上方から下方に向けて所定間隔で配置された複数の樋部を有することができる（請求項２）。
【０００９】
上記いずれかの熱分解装置において、前記凝縮液排出部は分解ガスを排出するガス排出部を兼用することができる（請求項３）。
【００１０】
さらにいずれかの熱分解装置において、前記熱分解槽がポリスチレン溶液を熱分解する場合、その内部にポリスチレン溶液を加熱する熱交換部を設け、さらにスチレン溶液をその内部に散布する散布手段を設けることができる（請求項４）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の熱分解装置は、蓋体の内側傾斜面が形成され、その傾斜面の上方から下方側の凝縮液排出部に向けて凝縮液案内部が設けられているので、分解ガスの一部が蓋体の内側で冷却されることにより生成した凝縮液は、前記凝縮液案内部で集められ流下し、さらに傾斜面に沿って流下して凝縮液排出部から外部に排出される。さらに凝縮液案内部の遮蔽効果により、分解ガスが傾斜面に到達して接触する機会を少なくできる。そのため従来のように凝縮液が蓋体内側から熱分解槽内に落下して再蒸発するということを抑制でき、結果として熱効率および稼働率が向上するので、熱エネルギーの消費量が低減し、熱分解処理量が増加する。
【００１２】
上記熱分解装置において、前記凝縮液案内部が前記傾斜面の上方から下方に向けて所定間隔で配置された複数の樋部を有する場合は、蓋体内側から落下する凝縮液を効率よくその樋部で集め、下方側の凝縮液排出部に導くことができる。
【００１３】
上記いずれかの熱分解装置において、前記凝縮液排出部が分解ガスを排出するガス排出部を兼用する場合は、熱分解装置の構造が簡単化されると共に、該排出部から排出される分解ガスと凝縮液の混合物を例えば外部の凝縮器にそのまま導入し、そこで分解ガスだけを凝縮して前記排出した凝縮液と合わせて油成分として効率よく回収できる。したがって熱分解プロセスの運転効率も向上する。
【００１４】
さらにいずれかの熱分解装置において、前記熱分解槽がポリスチレン溶液を熱分解する場合、その内部にポリスチレン溶液を加熱する熱交換部およびスチレン溶液を散布する散布手段を設けることにより、熱分解槽の伝熱性能が向上し、熱交換部の伝熱面に付着した分解残渣を効率よく剥離して除去できる。そのためポリスチレン溶液をより高い熱効率で熱分解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に図面に基づいて本発明の最良の実施形態を説明する。図１は本発明の熱分解装置によりプラスチックを熱分解し、得られた分解ガスを凝縮して油成分を得る装置のプロセスフロー図である。なお本実施形態では熱分解装置に供給するプラスチック原料として、発泡ポリスチレンを溶剤で溶解して得られたポリスチレン溶液を用いているが、他のプラスチックの種類や形態であっても本発明の熱分解装置に適用できる。
【００１６】
先ず本発明の特徴部分である熱分解装置について説明する。図１に示す熱分解装置７は周囲を断熱層で囲まれた有底の槽により構成される熱分解槽５０と、その上部にフランジ結合された蓋体５１を有し、熱分解槽５０と蓋体５１により全体が密閉された槽型の熱分解装置７を形成する。平板状の蓋体５１は傾斜しており、内側に傾斜面５２が形成されている。
【００１７】
傾斜面５２の下方側にはガス排出部８と凝縮液排出部８ａを兼用する排出部が設けられ、前記傾斜面５２の上方から下方側の凝縮液排出部８ａに向けて点線で示す凝縮液案内部５３が設けられる。なお凝縮液案内部５３の詳細は後述する。熱分解槽５０の内部下方には熱交換部１０が配置される。熱交換部１０には複数の細長い管体が並列に配置され、各管体の内部を燃焼装置１１からの加熱ガス（例えば５５０℃程度）が流通する。
【００１８】
次に図１の装置によりポリスチレンを熱分解して油成分を生成するプロセスを説明する。先ず、原料としての発泡ポリスチレンは粉砕機１で細かく粉砕され、得られた発泡ポリスチレン片は管路ａから溶解槽２に供給される。溶解槽２には管路ｂによりスチレン溶液等の溶剤が供給され、それら発泡ポリスチレン片と溶剤を攪拌装置３で攪拌することにより均一なポリスチレン溶液が生成する。
【００１９】
溶解槽２の下部に網体からなるストレーナ４が配置され、その二次側に管路ｃが連通する。溶解槽２のポリスチレン溶液を管路ｃからポンプ５で熱交換器（エコノマイザ）６に供給し、そこで熱分解槽５０に設けたガス排出部８（兼凝縮液排出部８ａ）から管路ｅにより流出するスチレンを主体とする分解ガス（以下、スチレンガスという。）およびスチレンを主体とする凝縮液（以下、スチレン溶液という。）と熱交換して昇温する。
【００２０】
ポリスチレン溶液は管路ｄから供給部（供給口）９を経て熱分解装置７の熱分解槽５０内に供給される。供給されたポリスチレン溶液Ｓの液面は図示しない液面計で監視され、液面を所定レベルに維持するように例えばポンプ５を制御してポリスチレン溶液の供給量を調整する。
【００２１】
熱分解槽５０内のポリスチレン溶液は熱交換部１０でその熱分解温度（例えば４００℃程度またはそれ以上）に昇温されて熱分解しスチレンガスが生成する。生成した高温のスチレンガスは蒸発して上部の蓋体５２の内側に上昇する。スチレンガスの一部は蓋体５１で冷却されて凝縮しスチレン溶液となり、残りの大部分はガス排出部８から管路ｅに流出する。
【００２２】
一方、蓋体５１の傾斜面５２で凝縮したスチレン溶液の一部は、凝縮液案内部５３に集められ、下方側の前記ガス排出部８と兼用する凝縮液排出部８ａに流下して管路ｅに流出する。それと共に凝縮した残りのスチレン溶液は傾斜面５２に沿って凝縮液排出部８ａに流下して同様に管路ｅに流出する。管路ｅから流出するスチレンガスおよびスチレン溶液は前記熱交換器６で熱交換して冷却され、さらにコンデンサ１２で管路ｆから供給される冷却水と熱交換して含まれているガス成分が凝縮する。凝縮した６０℃程度の低温のスチレン溶液および前記蓋体５１内側で凝縮して排出したスチレン溶液は混合状態で管路ｇを経て生成槽１３に回収される。
【００２３】
生成槽１３のスチレン溶液はポンプ１４の運転により管路ｈから流出し、開閉弁Ｖ１を開けることにより管路ｉを経て図示しないスチレン溶液回収槽に回収される。また開閉弁Ｖ２を開けることによりスチレン溶液の一部は管路ｊから前記燃焼装置１１に燃料として、または燃料の少なくとも一部として供給される。燃焼装置１１で生成した燃焼ガスは加熱ガスとして管路ｐから熱分解槽５０に供給され、その供給部（供給口）１５を経て前記熱交換部１０の各管体に分配供給される。なお生成槽１３のスチレン溶液は所望によりポンプ２２を運転することにより管路ｏから前記溶解槽２に戻すこともできる。
【００２４】
熱交換部１０の各管体を通過した加熱ガスは、集合して排出部１６から排気ガスとして流出し、管路ｋを経て熱交換器（レキュペレータ）１７で熱交換により冷却されて系外に排出する。一方、外気がブロワ１８により管路ｌから熱交換器１７に供給され、そこで前記排気ガスと熱交換して昇温し、次いで管路ｍを経て前記燃焼装置１１に燃焼空気として供給される。
【００２５】
ポリスチレン溶液には廃棄物である発泡ポリスチレンに混入していた金属や土砂等が含まれることがあり、さらに熱分解に伴い炭化物等が生成する。熱分解においてこれらは分解残渣として次第に熱分解槽５０の底部に滞留してくるので、残渣排出手段２０により随時排出する。残渣排出手段２０は熱分解槽５０の底部に設けた排出部（排出口）１９と、排出部１９に連通する管路ｎと、管路ｎに設けた開閉弁Ｖ３を備えている。そして開閉弁Ｖ３を開けることにより、熱分解槽５０内に滞留する分解残渣は排出部１９から管路ｎを経て残渣槽２１に排出する。
【００２６】
分解残渣の一部は熱交換部１０の伝熱面に付着する。本実施形態ではこの伝熱面に付着した分解残渣を効率よく除去するためにスチレン溶液を散布する散布手段４０を設けている。散布手段４０は熱分解槽５０内の上部に配置した散布ノズル４１と、散布ノズル４１にスチレン溶液を供給するスチレン溶液供給手段４２を有する。このスチレン溶液供給手段４２は前記生成槽１３、そのスチレン溶液を移送するポンプ１４、管路ｈおよびｑ、開閉弁Ｖ４により構成される。
【００２７】
実際の観察によると、散布ノズル４１から６０℃程度の比較的低温のスチレン溶液が熱分解槽５０内に噴出すると、そのスチレン溶液は熱交換部１０で加熱されて４００℃の高温状態にある溶解したポリスチレン溶液と接触し、その際、スチレン溶液はポリスチレン溶液により急激に温度上昇し沸騰状態になって多数の気泡が次々と発生する。発生した気泡は次の瞬間に破壊して消滅するが、その衝撃力によって伝熱面に付着した分解残渣が剥離される。なお散布手段４０によるスチレン溶液の散布は、熱分解の途中から終了まで任意の時期に行うことができる。
【００２８】
図２は前記蓋体５１の１例を示す側断面図であり、図３はその平面図、図４は図２におけるＡ−Ａ断面の拡大図である。これらの図において、蓋体５１は熱分解槽５０の上方開口部にフランジ結合する側壁５４と、側壁５４を覆う傾斜した平板状の天板５５を有し、その天板５５の内側に平坦な傾斜面５２が形成される。
【００２９】
傾斜面５２の下方側にガス排出部８と兼用する凝縮液排出部８ａが設けられる。凝縮液排出部８ａ（およびガス排出部８）は筒状に形成され、その先端部は管路ｅとフランジ結合される。さらに傾斜面５２の上方から下方側の凝縮液排出部８ａに向けて凝縮液案内部５３が設けられている。
【００３０】
本実施形態では凝縮液案内部５３が傾斜面５２の上方から下方に向けて所定間隔で平行に配置された複数の樋部５６により構成される。そして各樋部５６の下端部は上方が開口した方形の受容器５７に連通し、その受容器５７の底部に前記ガス排出部８と兼用する凝縮液排出部８ａの先端部が開口する。図４に示すように、各樋部５６は傾斜面５２に連結され且つその傾斜面５２に沿って延長する細長い板状の支持部材５８と、支持部材５８の先端部の長手方向に沿って連結された断面が円弧状の細長い案内体５９を有する。
【００３１】
図２に点線で示すように、蒸発したスチレンガスの大部分は受容器５７を経てガス排出部８（凝縮液排出部８ａ）から管路ｅに排出する。一方蒸発したスチレンガスの一部は複数の案内体５９の間隙を通過して天板５５の内側に到達する。その際、天板５５がある程度の断熱性能を有するとしても外気からの冷却作用による温度低下は避けられないので、スチレンガスが傾斜面５２と接触するとその一部が冷却し凝縮する。
【００３２】
凝縮したスチレン溶液の少なくとも一部は各樋部５６内に落下して集められて流下し、下方側の受容器５７を経て凝縮液排出部８ａ（ガス排出部８）から管路ｅに排出する。また凝縮したスチレン溶液の残りの部分は傾斜面５２に沿って流下し、同様に下方側の受容器５７を経て凝縮液排出部８ａ（ガス排出部８）から管路ｅに排出する。
【００３３】
上記実施形態ではガス排出部８を凝縮液排出部８ａと兼用している。しかし別の実施形態として、ガス排出部８を凝縮液排出部８ａとは別に設けることもできる。その場合には例えば蓋体５１を構成する天板５５の上端部近傍に筒状のガス排出部８を設ける。また上記実施形態では平板状の天板５５を傾斜配置することにより内側に傾斜面５２を形成しているが、別の実施形態として、天板５５の上側（外側）を水平状もしくはそれに類似した形状とし、内側だけに傾斜面５２を形成した構造とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の熱分解装置はプラスチックを熱分解し油成分を回収する装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の熱分解装置によりプラスチックを熱分解し油成分を回収する装置のプロセスフロー図。
【図２】図１に示す熱分解槽５０の上蓋部分の側断面図であって、図３のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図３】図２の平面図。
【図４】図２のＡ−Ａ断面の拡大図。
【符号の説明】
【００３６】
１  粉砕機
２  溶解槽
３  攪拌装置
４  ストレーナ
５  ポンプ
６  熱交換器
７  熱分解装置
８  ガス排出部
８ａ  凝縮液排出部
９  供給部
１０  熱交換部
【００３７】
１１  燃焼装置
１２  コンデンサ
１３  生成槽
１４  ポンプ
１５  供給部
１６  排出部
１７  熱交換器
１８  ブロワ
１９  排出部
【００３８】
２０  残渣排出手段
２１  残渣槽
２２  ポンプ
４０  散布手段
４１  散布ノズル
４２  スチレン溶液供給手段
【００３９】
５０  熱分解槽
５１  蓋体
５２  傾斜面
５３  凝縮液案内部
５４  側壁
５５  天板
５６  樋部
５７  受容器
５８  支持部材
５９  案内体
ａ〜ｐ  管路
Ｖ１〜Ｖ４  開閉弁
Ｓ  ポリスチレン溶液
【図１】
2006206679.tif 000003
【図２】
2006206679.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006206679.tif 000006