(57)【要約】【課題】  プラスチック溶液を熱分解槽で熱分解する際に、熱分解槽の液面を簡単な手段で検出する。【解決手段】  熱分解槽２に流通路７を介して補助槽８を連通し、補助槽８を介してプラスチック溶液を熱分解槽２に連続的に供給してプラスチックを熱分解し、補助槽８の液面を検出することによって熱分解中の熱分解槽２の液面検出とする。【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２で熱分解する方法において、熱分解槽２に流通路７を介して補助槽８を連通し、補助槽８を介してプラスチック溶液を熱分解槽２に連続的に供給してプラスチックを熱分解し、補助槽８の液面を検出することによって熱分解中の熱分解槽２の液面を検出するようにしたことを特徴とする熱分解方法。
【請求項２】
請求項１において、補助槽８の液面が所定範囲になるように、補助槽８に供給するプラスチック溶液の供給量を調整することを特徴とする熱分解方法。
【請求項３】
プラスチック溶液を熱分解する熱分解装置において、熱分解槽２と、熱分解槽２に流通路７を介して連通する補助槽８と、補助槽８に設けたプラスチック溶液の供給部９と、補助槽８の液面を検出する液面検出手段１０を備えていることを特徴とする熱分解装置。
【請求項４】
請求項３において、さらに前記供給部９に連通するプラスチック溶液の供給配管１３と、前記供給配管１３に設けたプラスチック溶液の流量調整手段１２と、制御装置１１を備え、前記液面検出手段１０により検出される補助槽８の液面が予め設定された液面になるように前記制御装置１１が前記流量調整手段１２を調整するように構成されている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】
本発明はプラスチック溶液を熱分解する熱分解方法および熱分解装置に関し、詳しくは熱分解中の熱分解槽における液面を容易に検出できる熱分解方法および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な損失になる。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、分解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溶液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が設けられる。そして熱交換部は並列に配置した複数のチューブを有し、各チューブ内を流通する加熱媒体（例えば高温ガス）により、熱分解槽に連続的に供給されるポリスチレン溶液を加熱し熱分解するようになっている。
【０００５】
熱分解槽を用いてポリスチレンを連続的に熱分解する場合、熱分解槽の液面が所定のレベル（範囲）になるように、熱分解槽に供給するポリスチレン溶液の流量を調整する必要がある。熱分解槽の内部は高温の熱分解温度に維持され、そこで溶融状態にあるポリスチレンの液面を検出するには特別な検出方法が必要になる。
【０００６】
熱分解槽の液面検出方法が特許文献２に記載されている。特許文献２の方法は、上端が閉鎖され下端が開放された検出管を熱分解槽の上方から内部に挿入し、その検出管の内部圧力と熱分解槽の内部圧力との差（差圧）から液面を検出するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−８９４８５号公報
【特許文献２】特開２００３−１２８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に記載された液面検出方法は、高温状態の熱分解槽内に挿入した検出管と熱分解槽の内部圧力との差（差圧）から液面を換算して検出する方法である。このような差圧方式は直接液面を検出するものではないので、換算方法（検出方法）が複雑化する。また検出管を高温の沸騰状態にある溶融ポリスチレン中に挿入するので、検出管の耐熱性と寿命確保に特別な注意が必要になる。
【０００９】
そこで本発明は従来の液面検出における問題を解決することを課題とし、低温もしくは常温状態で熱分解槽の液面を検出できるようにした熱分解方法及び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】
【００１０】
前記課題を解決する本発明の熱分解方法は、プラスチック溶液を熱分解槽で熱分解する方法であり、熱分解槽に流通路を介して補助槽を連通し、補助槽を介してプラスチック溶液を熱分解槽に連続的に供給してプラスチックを熱分解し、補助槽の液面を検出することによって熱分解中の熱分解槽の液面を検出するようにしたことを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
上記熱分解方法において、補助槽の液面が所定範囲になるように、補助槽に供給するプラスチック溶液の供給量を調整することができる（請求項２）。
【００１２】
また前記課題を解決する本発明の熱分解装置は、プラスチック溶液を熱分解する熱分解装置であり、熱分解槽と、熱分解槽に流通路を介して連通する補助槽と、補助槽に設けたプラスチック溶液の供給部と、補助槽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３）。
【００１３】
上記熱分解装置において、さらに前記供給部に連通するプラスチック溶液の供給配管と、前記供給配管に設けたプラスチック溶液の流量調整手段と、制御装置を備え、前記液面検出手段により検出される補助槽の液面が予め設定された液面になるように前記制御装置が前記流量調整手段を調整するように構成することができる（請求項４）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の熱分解方法は、補助槽を介してプラスチック溶液を熱分解槽に連続的に供給してプラスチックを熱分解し、補助槽の液面を検出することによって熱分解中の熱分解槽の液面検出とするようにしたことを特徴とする。補助槽は流通路により高温で沸騰状態にある熱分解槽内部から熱的に分離されており、その補助槽には低温もしくは常温のプラスチック溶液が常に供給されて熱分解槽に流入する。そのため高温の熱分解槽から伝熱があったとしても、その伝熱による補助槽の温度上昇は流通するプラスチック溶液の冷却により抑制される。そして低温もしくは常温領域に維持される補助槽の液面検出により熱分解槽の液面検出を行うようにしたので、従来の高温用の特別な液面検出方式を採用する場合と比較し、設備構成が簡単化し且つ高い信頼性での液面検出ができる。
【００１５】
上記熱分解方法において、請求項２に記載のように、補助槽の液面が所定範囲になるように、補助槽に供給するプラスチック溶液の供給量を調整することにより、熱分解槽を安定して連続運転することができる。
【００１６】
本発明の熱分解装置は、熱分解槽と、熱分解槽に流通路を介して連通する補助槽と、補助槽に連通するプラスチック溶液の供給部と、補助槽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。そのため、本熱分解装置を使用することにより前記のような効果を奏する本発明の熱分解方法を好適に実施できる。
【００１７】
上記熱分解装置において、請求項４に記載のように、液面検出手段により検出される補助槽の液面が予め設定された液面になるように制御装置が流量調整手段を調整するように構成することができる。このように構成した熱分解装置は、連続的な熱分解を安定した状態で実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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、分解油としてのスチレン溶液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に適用できる。
【００１９】
図１において、熱分解装置１は熱分解槽２と、熱分解槽２の内部下方に配置された熱交換部３と、熱交換部３に加熱ガスを供給する加熱ガス発生手段４と、熱分解槽２の上部に設けられた分解ガス排出部５と、熱分解槽２の底部に設けられた残渣排出部６と、熱分解槽２の側面に流通路７を介して連通する補助槽８と、補助槽８の上部に設けたポリスチレン溶液の供給部９と、補助槽８に設けられた液面検出手段１０と、液面検出手段１０からの検出信号が入力される制御装置１１と、制御装置１１から出力される制御信号により制御される制御弁からなる流量調整手段１２を備えている。
【００２０】
流量調整手段１２はポリスチレン溶液の供給管１３に設けられており、供給管１３は前記補助槽８の供給部９に連通する。熱分解槽２は周囲を断熱層で囲まれた閉鎖型の槽により構成され、その分解ガス排出部５には排出管１４が接続する。また熱分解槽２の残渣排出部６には排出管１５が接続され、排出管１５に開閉弁１６が設けられる。
【００２１】
加熱ガス発生手段４はスチレンガス等の燃料を燃焼して得られた高温（例えば５５０℃程度）の燃焼ガスを加熱ガスとして熱分解槽２に配置された熱交換部３に供給するものである。そして加熱ガス発生手段４から流出する加熱ガスを熱交換部３に供給するための供給管１７と、熱交換部３から流出する排ガスを排出するための排出管１８が設けられる。熱交換部３は並列に配置した複数の細長いチューブを有し、各チューブ内に加熱ガス発生手段４からの加熱ガスが分流し、分流した加熱ガスは各チューブの表面に接触するスチレン溶液と熱交換する。
【００２２】
補助槽８は細長い筒状に形成され、その高さは内部の液面が熱分解槽２の液面に追従できる範囲に選択される。補助槽８の液面（ポリスチレン溶液の液面）を検出する液面検出手段１０としては、例えばフロート式、振動式の液面検出手段を用いることができる。このタイプの液面検出手段は液面の有無により出力レベルが変化することを利用して液面の有無を検出するもので、例えば上限と下限の液面を検出する２本の超音波検出ロッドと出力部を有し、出力部から検出した上限液面または下限液面のＯＮ・ＯＦ信号を上下限液面検出信号として制御装置１１に出力する。
【００２３】
他の液面検出手段１０として、補助槽８の液面を連続的に検出する静電容量式、超音波式液面検出装置を使用することもできる。このタイプの液面検出手段１０は、検出した液面レベルに比例する電気信号を液面検出信号として制御装置１１に出力する。制御装置１１は液面検出手段１０からの検出信号が予め設定された範囲に納まるように流量調整手段１２を制御するものであり、例えばコンピュータ装置または専用の制御器で構成することができる。
【００２４】
液面検出手段１０として液面の上下限を検出する方式を採用した場合、液面検出手段１０で上限液面が検出されると、制御装置１１は流量調整手段１２の開度を所定量減少するように制御指令を出力し、その上限液面が継続している間は所定時間間隔で開度減少制御を繰り返し、液面が上限液面から下降したら開度減少制御を停止する。逆に液面検出手段１０で下限液面が検出されると、制御装置１１は流量調整手段１２の開度を所定量増加するように制御指令を出力し、下限液面が継続している間は所定時間間隔で開度増加制御を繰り返し、液面が下限液面から上昇したら開度増加制御を停止する。
【００２５】
一方、液面検出手段１０として液面を連続的に検出する方式を採用した場合は、液面検出手段１０で検出した液面が予め設定された液面より上昇または下降すると、制御装置１１は流量調整手段１２の開度を減少または増加するように制御指令を出力する、というような連続的な出力変化をする制御（ＰＩＤ制御等）を行って、検出される液面が設定された液面に納まるようにする。
【００２６】
次に図１の熱分解装置１によりポリスチレンを連続的に熱分解する方法を説明する。熱分解の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（図示せず）で細かく粉砕することにより発泡ポリスチレン片とし、溶解槽（図示せず）に供給される。溶解槽には例えばポリスチレンの溶剤としてスチレン溶液が供給され、発泡ポリスチレン片は該溶剤と混合され、攪拌装置で所定時間攪拌されることにより溶解されてポリスチレン溶液となる。得られたポリスチレン溶液は供給管１３から補助槽８の供給部９に連続的に供給され、その流量調整は流量調整手段１２により行われる。
【００２７】
補助槽８に供給されたポリスチレン溶液は、そこから流通路７を通って熱分解槽２に流入する。このように熱分解原料のポリスチレン溶液は補助槽８を経由して熱分解槽２に連続的に供給されるので、補助槽８は常に低温若しくは常温に維持され、低温もしくは常温用の液面検出手段１０を設置することが可能になる。そして平常運転中の熱分解槽２の液面は、前記のように液面検出手段１０、制御装置１１および流量調整手段１２により構成される液面制御システムにより予め設定されて範囲もしくは値に維持される。
【００２８】
平常運転中の熱分解槽２の内部のポリスチレン溶液は、熱交換部３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、スチレンを主成分とする分解ガスを生成する。生成した分解ガスは排出管１４に流出し、凝縮器（図示せず）で冷却されて凝縮し分解油回収槽（図示せず）などに回収される。
【００２９】
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残渣は次第に熱分解槽２の底部に滞留してくるので、適宜開閉弁１６を開けて外部の回収槽等に排出する。
【００３０】
図２は図１に示す熱分解槽２の具体例を示す正面図、図３は図１の平面図、図４は図２左側面図、図５は図２の右側面図である。これらの図において、図１に示す熱分解槽２の各部と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
熱分解槽２は筒状の本体２０と、本体２０の上部にフランジ部により着脱自在に取り付けられた円錐台形状の蓋体２１と蓋体２１の頂部に設けられた分解ガス排出部５と、本体２０の底部にフランジ部により着脱自在に取り付けられた円形の底部２２と、底部２２に設けられた残渣排出部６と、熱分解槽２の下方に配置された熱交換部３等を主要部として構成される。
【００３２】
本実施形態では本体２０の両側面に補助槽８が１対設けられ、各補助槽８は上下一対の流通路７により本体２０の内部と連通している。なお上側の流通路７は可撓性の耐熱チューブであり、下側の流通路は金属製の配管である。２つの補助槽２の側面にはそれぞれ外部から液面を目視で確認するためのガラス製の窓部２３が設けられ、さらに２つの補助槽８にはそれぞれ液面検出手段１０が設けられる。さらに本実施形態では補助槽８に前記窓部２３以外に、予備用としてのガラス製の窓部２４が各補助槽８の側面に設けられる。
【００３３】
図示の各液面検出手段１０は、補助槽８の液面の上下限を検出する方式であり、各液面検出手段１０は３本の検出ロッドとそれに結合した出力部を有する。本実施形態では２つの補助槽８を設け、各補助槽にポリスチレン溶液を等分に供給するようにし、各補助槽８にそれぞれ液面検出手段１０を設けている。なお制御装置１１はいずれかの液面検出手段１０の液面検出信号を選択して液面制御を行い、選択しない液面検出手段１０は予備用になる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の熱分解方法及び熱分解装置は、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に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の熱分解装置のプロセスフロー図。
【図２】図１に示す熱分解槽２の具体例を示す正面図。
【図３】図２の平面図。
【図４】図２の左側面図。
【図５】図２の右側面図。
【符号の説明】
【００３６】
１  熱分解装置
２  熱分解槽
３  熱交換部
４  加熱ガス発生手段
５  分解ガス排出部
６  残渣排出部
７  流通路
８  補助槽
９  供給部
１０  液面検出手段
【００３７】
１１  制御装置
１２  流量調整手段
１３  供給管
１４、１５  排出管
１６  開閉弁
１７  供給管
１８  排出管
【００３８】
２０  本体
２１  蓋体
２２  底部
２３，２４  窓部
２５  回動軸
２６  揺動攪拌翼
２７  液面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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