(57)【要約】【課題】  ポリスチレン溶液を熱分解し、生成する分解ガスを凝縮してスチレン含有液を回収する際に、その回収効率を高める。【解決手段】  スチレン含有液の回収システムは、ポリスチレン溶液の供給部９及び分解ガスの排出部８を設けた熱分解槽７と、熱分解槽７の内部下方に配置した熱交換器１０と、前記排出部８から流出する分解ガスを凝縮してスチレン含有液を生成する凝縮器１２と、前記スチレン含有液の少なくとも一部を燃焼して得られた加熱ガスを熱媒体として前記熱交換器１０に供給する燃焼装置１１を備えている。そして前記供給部９は熱交換器１０より下方に設けられ、前記排出部８は熱交換器１０より上方に設けられる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリスチレン溶液を熱分解し、生成する分解ガスを凝縮してスチレン含有液を回収するシステムにおいて、
ポリスチレン溶液の供給部９と分解ガスの排出部８を設けた熱分解槽７と、
熱分解槽７の内部下方に配置した熱交換器１０と、
前記排出部８から流出する分解ガスを凝縮してスチレン含有液を生成する凝縮器１２と、
前記スチレン含有液の少なくとも一部を燃焼して得られた加熱ガスを熱媒体として前記熱交換器１０に供給する燃焼装置１１を備え、
前記供給部９は熱交換器１０より下方に設けられ、前記排出部８は熱交換器１０より上方に設けられていることを特徴とするスチレン含有液の回収システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記熱交換器１０から排出する排ガスで前記燃焼装置１１に供給する燃焼用空気を加熱する熱交換装置１７を設けたことを特徴とするスチレン含有液の回収システム。
【請求項３】
ポリスチレン溶液を熱分解し、生成する分解ガスを凝縮してスチレン含有液を回収する方法において、
熱分解槽７の内部下方に加熱ガスを熱媒体とする熱交換器１０を配置し、その熱交換器１０より更に下方からポリスチレン溶液を供給し、熱分解槽７の内部に滞留するポリスチレン溶液の液面Ｓを熱交換器１０の上方に維持した状態で、ポリスチレン溶液を熱交換器１０で加熱して熱分解し、蒸発する分解ガスを熱分解槽７の上方から排出し、排出した分解ガスを凝縮器１２で凝縮してスチレン含有液を生成することを特徴とするスチレン含有液の回収方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記熱交換器１０から排出する排ガスで燃焼用空気を２５０℃〜３００℃に加熱し、その燃焼用空気で前記スチレン含有液の少なくとも一部を燃焼し、得られた加熱ガスを前記熱交換器１０に熱媒体として供給することを特徴とするスチレン含有液の回収方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記熱交換器１０に供給する加熱ガスの温度を５５０℃〜６００℃とすることを特徴とするスチレン含有液の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリスチレン溶液を熱分解し、生成する分解ガスを凝縮してスチレン含有液を回収するシステムおよび回収方法に関する。
【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。廃プラスチックをそのまま焼却すると環境を汚染する上に、有用資源の損失にもなる。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】
しかし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広く使用されているので大量に排出される。発泡ポリスチレンの嵩密度は著しく低く、そのままでは熱分解する際のハンドリングや処理がしにくいという問題がある。そこで従来から、発泡ポリスチレンをスチレン（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への減容処理を行い、得られたポリスチレン溶液を熱分解する方法が採用されている。
【０００４】
ポリスチレン溶液を熱分解し、生成する分解ガスを凝縮してスチレン含有液を回収する技術として、例えば特許文献１に記載された方法がある。特許文献１に記載された回収システムにおける熱分解装置は、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、その熱分解槽の内部に攪拌器を設けている。
【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】
しかし特許文献１に記載された熱分解装置は、熱分解槽の内部に攪拌器を配置して外部から加熱する方式なので、その伝熱性能には限界がある。そのため熱分解に要する加熱エネルギーの消費効率が低く、熱分解システムの熱効率およびスチレン含有液の回収効率もそれほど高くならない。そこで本発明はスチレン含有液の回収効率の高い回収システムおよび回収方法を提供することを課題とする。
【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スチレン含有液の回収システムは、ポリスチレン溶液を熱分解し、生成する分解ガスを凝縮してスチレン含有液を回収するシステムである。そして本システムは、ポリスチレン溶液の供給部と分解ガスの排出部を設けた熱分解槽と、熱分解槽の内部下方に配置した熱交換器と、前記排出部から流出する分解ガスを凝縮してスチレン含有液を生成する凝縮器と、前記スチレン含有液の少なくとも一部を燃焼して得られた加熱ガスを熱媒体として前記熱交換器に供給する燃焼装置を備え、前記供給部は熱交換器より下方に設けられ、前記排出部は熱交換器より上方に設けられていることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
上記回収方法において、前記熱交換器から排出する排ガスで前記燃焼装置に供給する燃焼用空気を加熱する熱交換装置を設けることができる（請求項２）。
【０００９】
前記課題を解決する本発明のスチレン含有液の回収方法は、ポリスチレン溶液を熱分解し、生成する分解ガスを凝縮してスチレン含有液を回収する方法である。そして本方法は、熱分解槽の内部下方に加熱ガスを熱媒体とする熱交換器を配置し、その熱交換器より更に下方からポリスチレン溶液を供給し、熱分解槽の内部に滞留するポリスチレン溶液の液面を熱分解器の上方に維持した状態で、ポリスチレン溶液を熱交換器で加熱して熱分解し、蒸発する分解ガスを熱分解槽の上方から排出し、排出した分解ガスを凝縮器で凝縮してスチレン含有液を生成することを特徴とする（請求項３）。
【００１０】
上記回収方法において、前記熱交換器から排出する排ガスで燃焼用空気を２５０℃〜３００℃に加熱し、その燃焼用空気で前記スチレン含有液の少なくとも一部を燃焼し、得られた加熱ガスを前記熱交換器に熱媒体として供給することができる（請求項４）。その際、前記熱交換器に供給する加熱ガスの温度を５５０℃〜６００℃とすることができる（請求項５）。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の回収システムによれば、熱分解槽の供給部を熱交換器より下方に設けているので、供給部から熱分解槽の内部に連続的に供給されるポリスチレン溶液は、内部に滞留するポリスチレン溶液の下方に緩やかに混合することができる。そのため熱分解槽の内部に滞留するポリスチレン溶液は、供給されるポリスチレン溶液によりその内部の上部まで大きく攪拌されたり液面が乱されることはない。その結果、滞留するポリスチレン溶液が熱交換器により連続的に加熱される状態では、そのポリスチレン溶液は上方になるほど温度が高くなる温度分布を形成し、一番温度の高いポリスチレン溶液の液面から分解ガスが連続的に蒸発する。すなわちポリスチレン溶液を連続して供給しても分解ガスの生成が局部的に乱されて分解ガスの生成効率を低下させることがない。
【００１２】
また、熱分解槽の内部下方に配置された熱交換器の更に下方から低温の新しいポリスチレン溶液を連続的に供給できるので、ポリスチレン溶液の比較的低温の部分が熱交換器と接触することになる。そのため熱交換器とポリスチレン溶液の熱交換領域における温度差が大きくなり、それに比例して単位面積当たりの熱伝達量も多くなる。そして、この熱交換領域における温度差の増大と前記した滞留するポリスチレン溶液の温度分布の安定化の相乗効果により、熱分解槽における分解ガスの生成効率が向上し、結果としてスチレン含有液の回収効率が向上する。
【００１３】
上記回収システムにおいて、請求項２に記載のように、前記熱交換器から排出する排ガスで前記燃焼装置に供給する燃焼用空気を加熱する熱交換装置を設けた場合は、熱交換器の排ガスを熱交換装置で回収できるので、システムの熱効率を向上できる。
【００１４】
請求項３に記載の回収方法によれば、熱分解槽の内部における熱交換器と滞留するポリスチレン溶液の熱交換領域における温度差が大きくなり、且つ、滞留するポリスチレン溶液の温度分布が安定化し、それらの相乗効果により熱分解槽における分解ガスの生成効率が向上し、結果としてスチレン含有液の回収効率が向上する。
【００１５】
上記回収方法において、前記請求項４に記載のように、前記熱交換器から排出する排ガスで燃焼用空気を２５０℃〜３００℃に加熱して燃焼装置に供給する場合は、煤の発生を抑制しながらスチレン含有液を効率よく燃焼することができる。
また前記請求項５に記載のように、熱交換器に供給する加熱ガスの温度を５５０℃〜６００℃とする場合は、高い熱交換効率を維持でき、且つ、熱交換器と接触するポリスチレン溶液から炭化物が析出することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に図面により本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は本発明のスチレン含有液の回収システムのプロセスフロー図である。本実施形態は発泡ポリスチレンを減容処理して熱分解する例である。発泡ポリスチレレンは粉砕機１で細かく粉砕され、粉砕された発泡ポリスチレン片は管路（ダクト型）ａから溶解槽２に供給される。溶解槽２には攪拌装置３が設けられ、管路ｂから供給されるスチレン（モノマー）等の溶剤中に発泡ポリスチレン片を混合し、攪拌装置３で攪拌することにより発泡ポリスチレン片を溶解させてポリスチレン溶液を生成する。
【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により流出する分解ガスと熱交換して昇温し、次いで管路ｄから熱分解槽７の下方（具体的には熱分解槽７の底部付近）に設けた供給部９に供給される。
【００１８】
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る。熱分解槽７の内部下方に熱交換器１０が配置され、その熱交換器１０のさらに下方に前記供給部９が設けられる。また熱交換器１０の上方、例えば図示のように熱分解槽の頂部に分解ガスの排出部８が設けられる。熱交換器１０は複数の細長い管体が並列に配置され、各管体の内部に燃焼装置１１からの加熱ガスが熱媒体として流通する。
【００１９】
加熱ガスの温度は、好ましくは５５０℃〜６００℃程度とする。加熱ガスの温度が５５０℃より低いとポリスチレン溶液を熱分解温度（例えば４００℃程度またはそれ以上）に維持しにくくなり、６００℃を超えるとポリスチレン溶液から炭化物が析出するおそれがある。加熱ガスの温度を上記の範囲に維持するには、例えば加熱ガスの温度を検出する温度検出手段と、その検出温度が予め設定された範囲になるように調整弁Ｖ２を制御する制御装置により構成した温度制御系を設けることが望ましい。
【００２０】
熱分解槽７の内部に滞留するポリスチレン溶液の液面Ｓは所定レベルに維持することが望ましい。そのためには例えば熱分解槽７の液面Ｓを検出する超音波式またはレーザ式等の液面検出手段と、その液面検出手段から出力される液面検出値を予め設定された値に維持するように例えばポンプ５の回転数を制御する制御装置からなる液面制御系を設けることが望ましい。
【００２１】
熱分解槽７内に滞留するポリスチレン溶液は、熱交換器１０で熱分解温度に昇温されて熱分解し、液面Ｓからスチレンを含有する分解ガスが蒸発する。その際、前記のように新しいポリスチレン溶液は熱交換器１０より下方から連続的に供給されるので、滞留するポリスチレン溶液の温度分布を乱すことがない。そのためポリスチレン溶液を連続して供給しても分解ガスの生成が局部冷却等により乱されてその生成効率が低下するおそれがない。また、滞留するポリスチレン溶液の比較的低温の部分が熱交換器１０と接触することになるので、熱交換器１０とポリスチレン溶液の熱交換領域における温度差が大きくなり、それに比例して単位面積当たりの熱伝達量も多くなる。
【００２２】
４００℃に近い高温の分解ガスは排出部８から管路ｅに流出し、前記熱交換器６でポリスチレン溶液と熱交換して冷却し、さらに凝縮器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。凝縮した６０℃程度の低温のスチレン含有液は管路ｇから流出して生成槽１３に回収される。このような熱交換器６を設けることにより、分解ガスの熱エネルギーを回収できるとともに、凝縮器１２の負担も軽減できる。
【００２３】
生成槽１３のスチレン含有液はポンプ１４の運転により管路ｈから流出し、調整弁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含有液回収槽に回収される。また調整弁Ｖ２の開度を調整することによりスチレン含有液の少なくとも一部を管路ｊから前記燃焼装置１１に燃料として供給する。燃焼装置１１では前記スチレン含有液を管路ｍから供給される燃焼用空気で燃焼し、生成した燃焼ガスは熱媒体として管路ｐから供給口１５を経て前記熱交換器１０の各管体に分配供給される。なおポンプ２２を運転することにより生成槽１３のスチレン含有液の一部を管路ｏから前記溶解槽２に溶剤として戻すことができる。
【００２４】
加熱ガスは熱交換器１０の各管体を通過する間にポリスチレン溶液と熱交換して温度低下し、排出口１６から排ガスとして流出する。流出した排ガスは管路ｋを経て熱交換装置（レキュパレータ）１７で冷却されて外部に排出する。一方、外部空気がブロワ１８により管路ｌから熱交換器１７に供給され、そこで前記排ガスと熱交換して昇温し、管路ｍから前記燃焼装置１１に燃焼用空気として供給される。
【００２５】
管路ｍから供給される燃焼用空気の温度は２５０℃〜３００℃程度の範囲が好ましい。燃焼用空気の温度をこの範囲に維持すると、燃焼装置において煤の発生を抑制しながらスチレン含有液を効率よく燃焼することができる。なお燃焼用空気の上記温度範囲は温度制御系で維持することができる。例えば温度検出手段とその検出温度を前記範囲に維持するように配管ｋに設けた調整弁（図示せず）の開度を制御する制御装置により構成した温度制御系を設ける。
【００２６】
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僅かな量の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口１９と、排出口１９に連通する管路ｎと、管路ｎに設けた調整弁Ｖ３を備えている。そして調整弁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口１９から管路ｎを経て残渣回収槽２１に排出する。なお前記供給部９は残渣が滞留する領域よりわずかに上方に設けることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のスチレン含有液の回収システムおよび回収方法は、ポリスチレン溶液を熱分解し、生成するスチレンを含有する分解ガスを凝縮してスチレン含有液を回収するために利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のスチレン含有液の回収システムのプロセスフロー図。
【符号の説明】
【００２９】
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
１０  熱交換器
【００３０】
１１  燃焼装置
１２  凝縮器
１３  生成槽
１４  ポンプ
１５  供給口
１６  排出口
１７  熱交換装置
１８  ブロワ
１９  排出口
２０  残渣排出手段
２１  残渣回収槽
Ｓ  液面
Ｖ１〜Ｖ３  調整弁
ａ〜ｐ  管路
【図１】
2005314315.tif 000003