(57)【要約】プラスチック材料（１２）をガス化および／または洗浄、特に解重合するための反応器であって、プラスチック材料（１２）を受け入れるための反応容器（１４）を具備し、該反応容器は溶融金属を有し、反応容器（１４）内でプラスチック材料（１２）を加熱するためのヒータ（１８）を具備する。本発明によれば、反応容器（１４）の内部空間（２２）に設けられている、液化したプラスチック材料（１２）を反応容器（１４）内で案内するための案内装置（２４）が設けられている。案内装置（２４）は、螺旋状の経路上で液化したプラスチック材料（１２）を案内するために形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック材料（１２）をガス化および／または洗浄、特に解重合するための反応器であって、
（ａ）前記プラスチック材料（１２）を受け入れるための反応容器（１４）と、
（ｂ）該反応容器（１４）は溶融金属を有し、
（ｃ）前記反応容器（１４）内で前記プラスチック材料（１２）を加熱するためのヒータ（１８）と、を具備する反応器において、
（ｄ）前記反応容器（１４）の内部空間（２２）に設けられている、液化したプラスチック材料（１２）を案内するための案内装置（２４）を具備し、
（ｅ）前記案内装置（２４）は、螺旋状の経路上で前記液化したプラスチック材料（１２）を案内するために形成されていることを特徴とする反応器。
【請求項２】
前記案内装置（２４）は螺旋状であることを特徴とする請求項１に記載の反応器。
【請求項３】
前記案内装置（２４）は、該案内装置にぶつかる液化したプラスチック材料（１２）が径方向外側に案内されるように、垂直横断面に関して、径方向距離（ｒ）の増加につれて、上方向に向かうように延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の反応器。
【請求項４】
前記案内装置（２４）は、少なくとも部分的に強磁性体材料で構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項５】
前記案内装置（２４）は、下方から上方に貫通する開口部（３４）を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項６】
前記案内装置（２４）は、少なくとも１つの開口部に隣接して、肉厚部（３６）を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項７】
前記反応容器（１４）は、少なくとも、該反応容器の、前記内部空間（２２）に向いた側に、強磁性体材料を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項８】
前記反応器は、自らの内部空間（２２）に、強磁性体材料を有する加熱要素を具備することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の反応器。
【請求項９】
プラスチック材料（１２）を少なくとも部分的に分解、特に解重合および／または洗浄するための方法において、
以下の工程、すなわち、
（ａ）前記プラスチック材料（１２）を、縦軸（Ｌ）に沿って延びておりかつ溶融金属を有する反応容器（１４）に導入すること、
（ｂ）前記プラスチック材料（１２）をヒータ（１８）によって加熱すること、
（ｃ）前記反応容器（１４）の内部空間（２２）に設けられた案内装置（２４）によって、前記プラスチック材料（１２）を経路上で反応容器（１４）の縦軸（Ｌ）を中心として案内すること、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記プラスチック材料（１２）は、主として、２３℃で硬化するポリオレフィンからなることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載の、ガス化および／または洗浄するための反応器に関する。第２の態様によれば、本発明は、プラスチック材料を少なくとも部分的に分解、特に解重合および／または洗浄するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、使用されたプラスチック材料を、通常、プラスチックの品質がさほど重要でないような製品、例えばベンチまたは杭を加工することによって、材料として再利用する。しかしながら、これらの使用は、莫大な量のプラスチック廃棄物を処理することができない。それ故に、大部分のプラスチックごみを燃料として使用する。
【０００３】
特許文献１からは、ごみを処理するための、前提部分に記載の装置が公知である。ごみは、下から、液体金属の浴に導入される。ごみは、分解し、かつ、液体または気体の形態で浴から出る。
【０００４】
特許文献２からは、バイオマスをガス化するための装置が公知である。このような反応器は、通常、プラスチック材料をガス化または洗浄するためには適していない。何故ならば、基礎となる化学プロセスが異なっているからである。
【０００５】
特許文献３からは、熱分解される材料が外部から加熱されておりかつ水平方向に延びる管の中で案内されてなる熱分解装置が公知である。残滓を除去するために、分解装置は、残滓を管の端部に運びかつそこで除去するために用いる回転スクリューを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】US 5,436,210 A
【特許文献２】EP 1 840 191 A1
【特許文献３】特開2004-256773
【発明の概要】
【０００７】
プラスチック材料をガス化および／または洗浄するための、僅かなスペースしか必要としない反応器を提供するという課題が、本発明の基礎になっている。
【０００８】
本発明は、案内装置が螺旋状の経路上で液化プラスチック材料を案内するために形成されていてなる前提部分に記載の反応器によって、問題を解決する。
【０００９】
第２の態様によれば、本発明は、プラスチック材料を少なくとも部分的に分解、特に解重合および／または洗浄するための方法であって、以下の工程、すなわち、（ａ）プラスチック材料を、縦軸に沿って延びている反応容器に導入すること、（ｂ）プラスチック材料をヒータによって加熱すること、および、（ｃ）反応容器の内部空間に設けられた案内装置によって、プラスチック材料を経路上で反応容器の縦軸を中心として案内すること、を有する方法によって、問題を解決する。
【００１０】
本発明の利点は、プラスチック材料が大部分化学的に反応するように、プラスチック材料が反応器の中で長い道のりを進むことである。プラスチック材料を螺旋状の経路上で案内することによって、反応器を非常にコンパクトに構成することができる。このことは、放射線による熱損失を減少させる。
【００１１】
本明細書の枠内では、反応器は、特に、熱触媒解重合反応器を意味している。この反応器は、供給された重合体を熱的および／または触媒的に解重合するために、および／または重合体を低い融点または沸点で材料に分解するために形成されている反応器を意味する。しかしまた、反応器は、プラスチック材料を洗浄するために形成されていてもよい。反応器内の温度を、そのとき、好ましくは、不純物は分解するが、プラスチック材料は影響されないように、選択する。
【００１２】
ヒータは、反応容器内のプラスチック材料に熱エネルギを供給するために形成されているあらゆる装置を意味する。このヒータは、少なくとも反応容器の部分および／または反応容器の内部空間に設けられた構成要素において誘導的に熱を発生させる誘導ヒータを意味する。このことは、反応容器の、径方向遥か内側に位置している部分も良好に加熱することができるという利点を有する。
【００１３】
案内装置は、プラスチック材料の各々の仮想の体積要素が、少なくとも１度、縦軸の周囲を回らなければならないように形成されている構造、特に、この構造を意味する。当然ながら、このことは、仮想の体積要素の、ガスに変換されていない成分のみに適用される。特に、案内装置は平坦に形成されている。例えば、案内装置は、金属シートで製造されている。
【００１４】
案内装置が、螺旋状の経路上で液化プラスチック材料を案内するために形成されているという特徴は、案内装置が、該案内装置が液化プラスチック材料を、少なくとも２回、特にしかし数回反応器の縦軸を中心として延びている経路へと押しやるように、反応装置が螺旋状であることは可能ではあるが、必要というわけではない。案内装置が、部分的に実質的に水平方向に延びており、かつ、部分的に斜め上方に延びている複数の金属シートから構成されている。この場合、プラスチック材料は、部分的にのみ上方に延びており、かつ部分的に実質的に水平に延びている経路上で流れる。
【００１５】
反応器がプラスチック材料を供給するための供給装置を有することは好ましい。この供給装置が、反応容器の底部近傍に設けられていることは好ましい。供給装置は、プラスチック材料を可塑化させることができる押出機を有してもよい。
【００１６】
本発明によれば、反応容器は溶融金属を有する。溶融金属は、例えば、ウッド合金を有してもよい。一般的には、溶融金属が高々３００℃の融点を有することは有利である。
【００１７】
反応器が、反応容器を出るガスを凝縮することができる凝縮器を有することは有利である。このようなガスは、通常は、プラスチック材料の分解生成物である。反応容器がポリオレフィンの形態のプラスチック材料を有し、該プラスチック材料が、例えば計量装置を介して下方から反応容器へ導入されることは有利である。ポリオレフィンが分解するとき、石油に似た液体が生成される。この液体を、加熱の目的のために燃やすことができ、あるいは、合成の目的のために使用される。
【００１８】
好ましい実施の形態では、案内装置は、垂直縦断面図に関して、径方向の距離の増大につれて上方に延びている。換言すれば、案内装置は、このとき、案内装置にぶつかるプラスチック材料が上方にかつ径方向外側に案内されるように、形成されている。この場合、プラスチック材料の分解によって生成されたガスが、好ましくは、案内装置の径方向外側端に集まる。
【００１９】
その代わりに、案内装置が、垂直横断面に関して、水平方向に延びているか、あるいは、径方向の距離の増加につれて、下方に向かうように延びていることが可能である。この場合、内側に案内されるプラスチック材料が、案内装置の、径方向内側縁部を介して流れず、かつ、直接上方に上ることができるように、反応器が、    中央のカラムを有することは有利である。
【００２０】
案内装置が、垂直横断面に関して、部分的に水平方向に延びており、径方向の距離の減少につれて、部分的に上方に向かうように延びており、および／または径方向の距離の増加につれて、部分的に上方に向かうように延びていることも可能である。かようにして、発生するガスの流れに任意に影響を及ぼすことができる。
【００２１】
好ましい実施の形態によれば、案内装置は、少なくとも部分的に、強磁性体材料で構成されている。このことは、ヒータが誘導ヒータであるときに、特に有利である。このとき、案内装置の直ぐ近くの温度が特に高いように、誘導ヒータによって放出された交番電磁場が加熱される。一方では、十分な安定性を保証するために、他方では、誘電交番磁界への良好な接続を達成するために、案内装置の厚さが少なくとも１ミリメートルであることは有利である。
【００２２】
案内装置が、下方から上方に貫通する開口部を有することは好ましい。このような開口部は、孔、スリット、あるいは、開口部と、例えば、反応容器の内側との間の隙間であってもよい。
【００２３】
開口部が、少なくとも縁部にも、特に、径方向外側および／または径方向内側に設けられていることは有利である。この場合、開口部が、小さな横断面または小さな内法幅を有することは、有利である。このことは、液状プラスチック材料に対し、特に高い流れ抵抗を対置することをもたらす。
【００２４】
好ましい実施の形態によれば、案内装置は、開口部の少なくとも１部分に隣接して、肉厚部を有する。このことは、案内装置が、以下のように、すなわち、開口部に向いた面が、この肉厚部が存しない場合に同一の箇所に形成される、案内装置の厚さよりも、大きいように、形成されていることを意味する。特に、この肉厚部は、強磁性体材料から構成されている。例えば、案内装置は、複数の開口部があけられている金属シートを有する。これらの開口部に隣接して、このとき、例えば、肉厚要素が溶接されていてもよい。
【００２５】
変化する磁界への接続を改善するために、反応容器が、少なくとも、該反応容器の、内部空間に向いた側に、強磁性体材料を有し、あるいは、強磁性体材料で構成されていることが、意図されていることは好ましい。
【００２６】
更に、反応器が、自らの内部空間に、強磁性体材料を有することができる加熱要素を具備することは有利である。かような加熱要素は、例えば、球であってもよい。一般的には、加熱要素が凸面状であって、最小直径を有しかつ加熱要素を囲む仮想の被覆球体（Huellkugel）が、特に、高々５０ミリメートルの直径を有することは有利である。更に、この被覆球体の直径が、少なくとも３ミリメートルであることは有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係わる方法を実施するための本発明に係わる反応器を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付した図面を参照して、本発明を詳述する。図１は、プラスチック材料、特にポリオレフィン重合体をガス化するための本発明に係わる反応器１０を示す。反応器は、押出機１を介して例えば底面側で反応容器１４に挿入されるプラスチック材料１２を加熱するための反応容器１４を有する。
【００２９】
反応器１０は、誘電ヒータの形態のヒータ１８を有する。該ヒータは、反応容器１４の内部空間２２に交番磁界を発生させる複数のコイル２０．１，２０．２，．．．２０．５を有する。コイル２０（数値の少数部を除いた参照符号は物自体を表わす）は、交流電流をコイルに印加する図示しない給電ユニットに接続されている。交流電流の周波数は、例えば２５ないし５０ｋＨｚの範囲にある。より高い周波数も可能であるが、いわゆる表皮効果の増加をもたらす。このことは望ましくない。
【００３０】
反応容器１４の内部空間２２には、プラスチック材料１２を螺旋状の経路上で反応容器１４の縦軸Ｌを中心として案内するために用いる案内装置２４が設けられている。
【００３１】
反応容器１４には、高々ＴＳｃｈｍｅｌｚ＝３００℃の融点を有する溶融金属２６が充填されている。例えば、溶融金属はウッドメタルからなる。溶融金属は、プラスチック材料１２が浮力を受け、かつ、下から、案内装置２４へ押し上げられるように、通常、１立方センチ当たり９グラムを越える密度を有する。
【００３２】
反応容器１４内の温度Ｔの故に、プラスチック材料１２は徐々に分解し、気泡２８．１，２８．２，．．．を形成する。溶融金属２６は、反応器１０が熱触媒式の解重合反応器であってもよいように、分解過程への触媒作用を有することができる。特に、プラスチック材料は、気泡２８が特にアルカン、アルケンおよびアルキンを含むことができるように、温度による影響下で脱重合するポリオレフィンである。
【００３３】
案内装置２４のスクリュー形状によって、プラスチック材料１２は、螺旋状の経路上で、すなわち縦軸Ｌを中心として曲がりくねった経路上で、好ましくは反応容器１４の底部に設けられている入口開口部３０からの路に沿って、上方へ移動する。プラスチック材料１２の流れの流れ方向は、従って、ベクトル表記法で上向きであり、かつ、径方向成分よりも大きい強力な周方向成分を有する。
【００３４】
図１は、反応器１０の垂直横断面を示す。案内装置２４が、この横断面に関して、縦軸Ｌからの径方向距離ｒの増加につれて下方へ延びていることが認められる。このことによって、案内装置２４にぶつかるプラスチック材料１２を、径方向内側に案内する。特に、気泡２８は、径方向内側に移動し、そこで、カム３２に当たる。案内装置２４は、ガスを容易に上方に逃がすことができる複数の開口部３４．１，３４，２．．．を有する。
【００３５】
図１の部分図が示すように、肉厚部３６．１，３６．２が、リセス３４、例えば３４．３に対し直に設けられている。該肉厚部は、この場合、溶接された鉄棒によって実現されている。鉄は強磁性体であるので、肉厚部３６は加熱し、かつ、開口部３４．３を通過する気泡２８．３は、場合によっては通過するプラスチック材料と同様に、加熱される。かくして、肉厚部３６は、開口部３４．３に向いた面Ａが、肉厚部３６がない場合の、開口部３４．３に向いている面Ａ´よりも大きいという効果を有する。換言すれば、肉厚部３６は、局所的な厚みＤの増加をもたらす。
【００３６】
図１には、案内装置２４の、径方向内側に位置している内縁３８に、連続的なスロットの形態をとる開口部３４．４が形成されていてもよいことが略示されている。螺旋に関して、夫々、径方向内側に、最高点があるので、径方向内側に位置しているこの開口部を通って、ガスを、特に効率的に上方に排出することができる。
【００３７】
反応容器１４は、内部空間２２に向いた自らの側で、強磁性体材料、例えば、鉄または磁性鋼から構成されている。更に、案内装置２４も、案内装置が誘導ヒータ１８によって加熱されるように、強磁性体材料からなる。誘導ヒータ１８は、温度勾配が発生し、温度は、高さの上昇を伴って、増加するように、形成されている。反応容器１４の下端では、温度は、通常、ほぼＴ＝３００℃であり、これに対し、上方領域では、温度は、約Ｔ＝４５０℃である。
【００３８】
反応器１０は、反応容器１４の上端に設けられている汚れ排出手段４０を有する。プラスチック材料の典型的な不純物、例えば砂は、金属浴より軽いので、不純物は上に浮いており、上方で除去されることができる。反応器１０は、更に、ガス除去手段を有する。ガス除去手段は、凝縮器４４に通じており、かつ、発生するガスを除去する。凝縮器４４から出る液体材料がコレクタ４６に達する。
【００３９】
本発明に係わる方法を、プラスチック材料１２を押出機１６によって約２５０℃に予熱することによって、実施する。その後、部分的に可塑化されたプラスチック材料１２を、入口開口部３０を通って反応容器１４に導入し、かつ、そこで加熱する。プラスチック材料１２は、反応容器１４の中で、螺旋状に上方に進み、かつ、ガス化される。プラスチック材料として、ポリオレフィンを使用することは好ましい。しかしまた、他の重合体を使用することもできる。プラスチック材料が人為的プラスチック、特に実質的に水を含まないプラスチック材料であることは有利である。反応器１０は、炭化への傾向の故に、有機物質の実施のためには通常は余り適切ではない。
【００４０】
プラスチック材料１２を洗浄することが意図されるとき、金属浴２６を、プラスチック材料１２が分解しないが、含まれる不純物が分解するときの温度へもたらす。
【符号の説明】
【００４１】
１０  反応器
１２  プラスチック材料
１４  反応容器
１６  押出機
１８  ヒータ
２０  コイル
２２  内部空間
２４  案内装置
２６  溶融金属
２８  気泡
３０  入口開口部
３２  カラム
３４  開口部
３６  肉厚部
３８  内部空間
４０  汚れ除去手段
４４  凝縮器
４６  コレクタ
Ｌ  縦軸
Ｔ  温度
ＴＳｃｈｍｅｌｚ  溶融温度
ｒ  径方向距離
Ａ  表面
Ｄ  厚さ
【図１】
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【国際調査報告】
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2013541626.tif 000005
2013541626.tif 000006
2013541626.tif 000007
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