(57)【要約】【課題】  プラスチック溶液を熱分解槽に連続的に供給して生成油に変換する熱分解装置の起動時における炭化物の発生を防止する。【解決手段】  プラスチック溶液を熱分解槽７に連続的に供給して生成油に変換する熱分解装置の起動方法において、前記熱分解槽７の内部にプラスチック溶液を加熱する熱交換部１０を設け、熱交換装置の起動に際し、先ず熱分解槽７に生成油を供給して加熱し、熱分解槽７内に滞留する生成油が対流若しくは攪拌を起こす状態になってから、熱分解槽７へのプラスチック溶液の供給を開始する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック溶液を熱分解槽７に供給して生成油に変換する熱分解装置の起動方法において、前記熱分解槽７の内部にプラスチック溶液を加熱する熱交換部１０を設け、熱交換装置の起動に際し、先ず熱分解槽７に生成油を供給して加熱し、熱分解槽７内に滞留する生成油が対流若しくは攪拌を起こす状態になってから、熱分解槽７へのプラスチック溶液の供給を開始することを特徴とする熱分解装置の起動方法。
【請求項２】
請求項１において、生成油が対流若しくは攪拌を起こす状態になってから、さらに熱分解槽７に生成油を供給して前記対流若しくは攪拌の状態を所定時間維持し、次いで熱分解槽７にプラスチック溶液の供給を開始すると共に、熱分解槽７内の液温をプラスチックの熱分解温度まで徐々に上昇させ、その液温の上昇に応じてプラスチック溶液の供給を増加すると共に生成油の供給を減少し、最終的に熱分解槽７に供給する原料をプラスチック溶液のみにすることを特徴とする熱分解装置の起動方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、プラスチック溶液としてポリスチレン溶液を用い、生成油としてスチレン溶液を用いること特徴とする熱分解装置の起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラスチック溶液を熱分解する熱分解装置の起動方法に関し、詳しくは熱分解槽に設けた熱交換部の伝熱面への炭化物付着を防止できる熱分解装置の起動方法に関する。
【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な損失にもなる。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、油分（生成油）として資源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、スチレンーアクリル共重合体（ＡＳ樹脂）、スチレンーアクリルー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く排出される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る。なお以下の説明はプラスチック溶液としてポリスチレン溶液を用いた熱分解技術について記述しているが、本発明は他のプラスチックについても同様に適用される。
【０００４】
ポリスチレン溶液の熱分解装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されている熱分解装置は、熱分解槽を備え、その熱分解槽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ている。
【０００５】
上記熱交換部はチューブで構成され、そのチューブ内側に流通する加熱媒体からチューブへ伝熱し、熱分解槽に供給したポリスチレン溶液を加熱するようになっている。このような熱交換部ではチューブの外側の伝熱面と接触するポリスチレン溶液の一部が高温により局部過熱されて炭化現象を起こし、生成した炭化物は析出物として伝熱面に次第に堆積し、その伝熱効率を低下させるという問題が生じる。
【０００６】
そこで特許文献１の熱交換槽には、前記のようにスチレン溶液を散布する散布手段が設けられ、該散布手段から熱交換部の伝熱面にスチレン溶液を散布すると、散布されたスチレン溶液は高温の伝熱面に接触して沸騰し、その際、沸き立つ気泡のはじける力（衝撃波）により伝熱面に析出した炭化物を剥離・除去するようになっている。
【特許文献１】特開２００５−８９４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された熱分解装置は、熱分解槽の運転中に熱交換部に析出した炭化物を効率よく剥離・除去できる。しかし実験によれば、熱交換部の伝熱面に析出する炭化物は熱分解装置の運転中だけではなく、熱分解装置の起動時にも起こることが分かった。すなわち熱分解装置の起動時には、熱交換槽に供給されるポリスチレン溶液の温度は低くその溶液粘度も高いため、ポリスチレン溶液の熱交換部の伝熱面に接触した部分が局部過熱されて、かなりの量の炭化物が熱交換部の伝熱面に析出することが分かった。
【０００８】
このように起動時に析出するかなりの量の炭化物を特許文献１に記載されたような散布手段で剥離・除去することも可能であるが、その除去操作には比較的長い時間を必要とするので熱分解装置の運転効率が低下するという問題がある。そこで本発明はこのような問題を解決することを課題とし、熱交換装置における熱交換部の伝熱面への炭化物析出、特に起動時における炭化物析出を防止できると共に、析出した炭化物を除去できる起動方法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】
【０００９】
前記課題を解決する本発明の熱分解装置の起動方法は、プラスチック溶液を熱分解槽に供給して生成油に変換する熱分解装置の起動方法である。そして熱分解槽の内部にプラスチック溶液を加熱する熱交換部を設け、熱分解装置の起動に際し、先ず熱分解槽に生成油を供給して加熱し、熱分解槽内に滞留する生成油が対流若しくは攪拌を起こす状態になってから、熱分解槽へのプラスチック溶液の供給を開始することを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
上記起動方法において、生成油が対流若しくは攪拌を起こす状態になってから、さらに熱分解槽に生成油を供給して前記対流若しくは攪拌の状態を所定時間維持し、次いで熱分解槽にプラスチック溶液の供給を開始すると共に、熱分解槽内の液温をプラスチックの熱分解温度まで上昇させ、その液温の上昇に応じてプラスチック溶液の供給を増加すると共に生成油の供給を減少し、最終的に熱分解槽に供給する原料をプラスチック溶液のみにすることができる（請求項２）。
【００１１】
上記いずれかの起動方法において、プラスチック溶液としてポリスチレン溶液を用い、生成油としてスチレン溶液を用いることができる（請求項３）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の熱分解装置の起動方法は、先ず熱分解槽に生成油を供給して加熱し、熱分解槽内に滞留する生成油が対流若しくは攪拌を起こす状態になってから、熱分解槽へのプラスチック溶液の供給を開始している。生成油はその分子量が小さいため低温でも溶液粘度が低く、低い温度領域の加熱だけで容易に対流若しくは攪拌を起こす状態になる。熱分解槽の内部をそのような状態にしてから、熱分解槽へのプラスチック溶液の供給を開始すると、溶液粘度の高いプラスチック溶液は生成油と混合し、その状態でプラスチック溶液は生成油の対流若しくは攪拌作用により同様に対流若しくは攪拌される。そのため熱交換装置の起動時において、プラスチック溶液が熱交換部の伝熱面により局部過熱され炭化物が発生することを防止できる。また、本発明の起動方法によれば、前回の熱分解槽の運転においてその熱交換部に炭化物が析出している場合、その炭化物を前記スチレン溶液の対流・攪拌作用により剥離・除去することができる。
【００１３】
上記起動方法において、請求項２に記載のように、生成油が対流若しくは攪拌を起こす状態になってから、さらに熱分解槽に生成油を供給して前記対流若しくは攪拌の状態を所定時間維持し、次いで熱分解槽にプラスチック溶液の供給を開始すると共に、熱分解槽内の液温をプラスチックの熱分解温度まで徐々に上昇させ、その液温の上昇に応じてプラスチック溶液の供給を増加すると共に生成油の供給を減少し、最終的に熱分解槽に供給する原料をプラスチック溶液のみにすることができる。このように熱分解槽の溶液割合を生成油からプラスチック溶液に変えていくと、生成油による対流若しくは攪拌作用を一時的に低下させることなく、それを安定に維持させながら熱分解装置を起動状態から平常運転へ移行させることができる。
【００１４】
上記いずれかの起動方法において、請求項３に記載のように、プラスチック溶液としてポリスチレン溶液を用い、生成油としてスチレン溶液を用いることができる。このように本発明の起動方法をポリスチレンの熱分解に適用することにより、大量に発生する廃ポリスチレン、特に廃発泡ポリスチレンの熱分解を効率よく大量処理できる。
【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ポリスチレン溶液（プラスチック溶液）を熱分解し、スチレン溶液（生成油）を生成するプロセスフロー図である。しかし本実施形態は他の熱分解可能なプラスチック溶液の熱分解にも同様な方法で適用できる。
【００１６】
熱分解原料である廃発泡ポリスチレン等の発泡ポリスチレンは、粉砕機１で細かく粉砕されて発泡ポリスチレン片となり、配管等の管路ａから溶解槽２に供給される。溶解槽２には例えばスチレン溶液が溶剤として管路ｂから供給され、発泡ポリスチレン片は溶剤と攪拌装置３で所定時間攪拌される間に溶解してポリスチレン溶液が生成する。
【００１７】
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は管路ｃからポンプ５で熱交換器（エコノマイザ）６に供給され、そこで熱分解槽７の排出部８から管路ｅにより流出するスチレンガスと熱交換して昇温し、次いで管路ｄから供給部（供給口）９を経て熱分解槽７内に供給される。熱分解槽７は周囲を断熱層で囲まれた閉鎖型の槽により構成され、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。
【００１８】
熱分解槽７の内部下方に熱交換部１０が配置される。熱交換部１０は複数の細長い管体が並列配置され、各管体に燃焼装置１１から高温（例えば５５０℃程度）の加熱ガスが流通する。熱分解装置が平常運転しているときは、熱分解槽７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３５０℃〜４００℃程度）に昇温されて熱分解し、スチレンガスを生成する。生成した高温のスチレンガスは排出部８から管路ｅに流出し、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凝縮する。凝縮して６０℃程度になった低温のスチレン溶液（生成油）は管路ｇから流出して生成油槽１３に回収される。
【００１９】
生成油槽１３のスチレン溶液はポンプ１４の運転により管路ｈを経て流出し、開閉弁Ｖ１を開けることにより管路ｉを経て図示しない生成油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７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。
【００２０】
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（レキュパレータ）１７で熱交換により冷却されて外部に排出する。一方、外気（空気）がブロワ１８により管路ｌから熱交換器１６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。
【００２１】
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の残渣が生成する。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７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７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７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。
【００２２】
熱交換槽７に生成油供給手段４０が設けられる。生成油供給手段４０は熱分解槽７に生成油としてのスチレン溶液を供給するもので、本実施形態では前記生成槽１３、そのスチレン溶液を移送するポンプ１４、管路ｈ、ｉおよびｑ、開閉弁Ｖ４により構成される。そして生成油供給手段４０を構成する配管ｑの先端部は前記配管ｄに合流し、スチレン溶液はそこから供給部９を経て熱分解槽７内に供給される。
【００２３】
次に図１の熱分解装置の起動方法を説明する。なお熱分解装置の起動時において、生成槽１３には少なくとも起動に必要な量のスチレン溶液（生成油）が過去の熱分解装置の運転により貯留されているものとする。熱分解装置の起動に際して、先ず生成油供給手段４０を構成する開閉弁Ｖ４を開けると共にポンプ１４を起動し、配管ｑから熱分解槽７内にスチレン溶液を所定量供給する。熱分解槽７の加熱開始前における最初のスチレン溶液の供給量は、熱交換部１０のチューブが露出して後述する加熱媒体で過熱されないように、チューブ上面が没するまで行うことが望ましい。
【００２４】
次に、ブロワ１８を運転して燃焼装置１１に燃焼用空気を供給すると共に、開閉弁Ｖ２を開けて燃焼装置１１に燃料としてのスチレン溶液を供給し、燃焼装置１１を起動する。燃焼装置１１で発生した高温の燃焼ガスは加熱媒体として熱交換部１０に供給され、前記のように熱分解層７に供給したスチレン溶液と熱交換してそれを加熱する。熱交換後の加熱ガスは配管ｋを経て燃焼用空気を加熱する熱交換器１７に供給される。
【００２５】
熱交換部１０への加熱ガス供給を開始すると、熱分解槽７内に供給されたスチレン溶液は加熱されて次第に温度上昇する。スチレン溶液の沸点は通常１４０℃程度であり、スチレン溶液の温度がその温度領域に達すると、スチレン溶液層はバブリングを開始し、さらにその溶液層中に対流若しくは攪拌現象が発生してくる。この状態は例えば熱分解槽７に設けた覗き窓等から直接目視により確認できるが、熱分解槽７のポリスチレン溶液の温度を検出する温度検出手段で間接的に確認することもできる。
【００２６】
熱分解槽内に滞留するスチレン溶液が対流若しくは攪拌を起こす状態になったら、熱分解槽７へのポリスチレン溶液の供給を開始することができる。しかし、比較的溶液粘度の高いポリスチレン溶液を一度に且つ大量に熱分解槽７に供給すると、ポリスチレン溶液による液粘度上昇と温度低下によりスチレン溶液による対流若しくは攪拌作用が停止することがあり、それによってポリスチレン溶液が局部過熱され、熱交換部１０の伝熱面に炭化物が析出する恐れもある。
【００２７】
そこで本実施形態では、生成油であるスチレン溶液が熱分解槽７内で対流若しくは攪拌を起こす状態になったら、さらに熱分解槽７に生成油を供給しながら前記対流若しくは攪拌の状態を所定時間維持し、次いで熱分解槽７にプラスチック溶液の供給を開始し、次に熱分解槽７内の液温をプラスチックの熱分解温度まで徐々に上昇させ、その液温の上昇に比例するようにプラスチック溶液の供給を開始して徐々にその供給量を増加すると共に、それに見合って生成油の供給を徐々に減少していき、最終的に熱分解槽７に供給する原料をプラスチック溶液のみにする方法を採用している。
【００２８】
上記方法を採用する場合は、熱分解槽７の加熱を開始した後、熱分解槽内に滞留するスチレン溶液が対流若しくは攪拌を起こすまでの間は、例えば槽内の液レベルが２割程度になるようにスチレン溶液を追加供給し、熱分解槽内に滞留するスチレン溶液が対流若しくは攪拌を起こす状態になったら、熱分解槽７にスチレン溶液を連続的に供給し、槽内のスチレン溶液の蒸発量を補償しながらその液レベルを１０割付近に維持することが望ましい。そのようにして槽内のスチレン溶液の対流若しくは攪拌作用を所定時間維持すると、例えば前回の熱交換槽７の運転中に熱交換部１０のチューブに炭化物が析出している場合、その炭化物がスチレン溶液の物理的作用により剥離・除去される。
【００２９】
上記のように炭化物の剥離・除去が終了した時点で、ポリスチレン溶液の供給を開始することが望ましい。最初は熱分解槽７の容量の２割程度をポリスチレン溶液で占め、残りの８割程度をスチレン溶液で示すように、ポリスチレンの供給量を設定し、その分だけスチレン溶液の供給量を減少する。そしてポリスチレン溶液の供給開始に合わせて熱交換部１０への加熱ガスの供給量を徐々に増加していき、それによって熱分解槽７の液温を上昇させて最終的に熱分解温度まで昇温する。
【００３０】
その昇温過程において、例えば液温が１７０℃程度になった時点で、ポリスチレン溶液の供給量を増加してスチレン溶液の供給量を減少することにより、熱分解槽７の容量のポリスチレン溶液とスチレン溶液をそれぞれ５割程度にする。さらに昇温して液温が１９０℃程度になった時点で、槽内のポリスチレン溶液が１０割になるようにポリスチレン溶液の供給量を増加してスチレン溶液の供給量をゼロにする。これにより、熱分解装置が平常運転に入る時点では、熱分解槽７内に滞留する溶液は実質的にポリスチレン溶液に置換することができる。熱分解槽７が平常運転になった後は、槽内の液レベルを所定値に維持するように、熱分解槽７へのポリスチレン溶液の供給量を調整する。
【００３１】
上記実施形態において、図１に示すように、スチレン溶液を供給する配管ｑの先端は、ポリスチレン溶液を供給する配管ｄと合流してから熱分解槽７に連通している。そのためポリスチレン溶液とスチレン溶液を同時に熱分解槽７に供給する際に、弁開度調整等によりスチレン溶液とポリスチレン溶液の供給割合もしくは濃度割合を容易に且つ正確に調整できる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の熱分解装置の起動方法は、例えば発泡ポリスチレンを溶剤に溶解して得られたポリスチレン溶液を熱分解し、生成油としてのスチレン溶液を製造する装置等の起動方法として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の熱分解装置によりポリスチレン溶液を熱分解し、スチレン溶液を生成するプロセスフロー図。
【符号の説明】
【００３４】
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    熱分解槽
８    排出部
９    供給部
【００３５】
１０    熱交換部
１１    燃焼装置
１２    コンデンサ
１３    生成油槽
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
【００３６】
２０    残渣排出手段
２１    残渣槽
２２    ポンプ
４０    生成油供給手段
ａ〜ｑ  管路
Ｖ１〜Ｖ４  開閉弁
【図１】
2008013483.tif 000003