(57)【要約】【課題】  熱効率の高い熱分解装置の提供。【解決手段】  本熱分解装置は、ポリスチレン溶液の供給部９、熱分解によって生成するスチレン含有ガスの排出部８、熱交換部１０および残渣の排出部１９を有する閉鎖型の熱分解槽７を備えている。そして熱交換部１０は熱分解槽７の内部に配置されると共に加熱ガスが流通する複数の細長いチューブ３５を有し、各チューブ３５の間隙に伝熱促進部材３６が取出し可能に充填され、熱分解槽７には伝熱促進部材３６をチューブ３５の間隙に充填し又はそこから外部に排出するための充填部材充排手段３９が設けられる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリスチレン溶液の供給部９、熱分解によって生成するスチレン含有ガスの排出部８、熱交換部１０および分解残渣の排出部１９を有する閉鎖型の熱分解槽７を備え、前記熱交換部１０は熱分解槽７の内部に配置されると共に加熱ガスが流通する複数の細長い管体３５を有し、各管体３５の間隙に伝熱促進部材３６が充填され、前記熱分解槽７には前記伝熱促進部材３６を前記管体３５の間隙に充填し又はそこから外部に排出するための充填部材充排手段３９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、前記伝熱促進部材３６は多数の金属球３７またはコルゲートフィン３８であ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】
本発明はポリスチレン溶液の熱分解装置に関し、詳しくは伝熱効率が高く残渣排出の容易な熱分解槽を主要部としたものに関する。
【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】
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、その熱分解槽の内部に攪拌器を設けている。
【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】
【０００５】
しかし特許文献１に記載された熱分解装置は攪拌器を有するので残渣排出効果や残渣付着防止効果はあるものの、ポリスチレン溶液の加熱は内容積の大きな槽の周囲からのみ行われるので伝熱性能の向上には限界がある。そこで本発明は残渣排出性のよい熱分解槽の伝熱性を大幅に向上した熱分解装置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】
【０００６】
前記課題を解決する本発明の熱分解装置は、ポリスチレン溶液の供給部、熱分解によって生成するスチレン含有ガスの排出部、熱交換部および分解残渣を排出する排出部を有する閉鎖型の熱分解槽を備えている。そして、前記熱交換部は熱分解槽の内部に配置されると共に加熱ガスが流通する複数の細長い管体を有し、各管体の間隙に伝熱促進部材が取出し可能に充填され、前記熱分解槽には前記伝熱促進部材を前記管体の間隙に充填し又はそこから外部に排出するための充填部材充排手段が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
上記熱分解装置における好ましい実施形態では、前記伝熱促進部材として多数の金属球またはコルゲートフィンを用いることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱分解装置は熱分解槽の内部に熱交換部が配置され、且つその熱交換部は加熱ガスが流通する複数の細長い管体を有しているので、ポリスチレン溶液と加熱ガスとの接触面積を大きくできる。更にそれら管体の間隙に伝熱促進部材が充填されているので、加熱ガスとポリスチレン溶液との伝熱性能が高い。従ってそれらの相乗効果により熱効率が極めて高い熱分解装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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を熱分解し、生成するスチレンを主体とした分解ガス（以下、これを単にスチレンガスという）を生成するプロセスフロー図である。発泡ポリスチレレンは粉砕機１で細かく粉砕され、その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により溶剤が供給され、発泡ポリスチレン片と溶剤が攪拌装置３で攪拌されてポリスチレン溶液が生成する。
【００１０】
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の液面Ｓ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。
【００１１】
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は後述するように複数の細長い管体が並列に配置され、各管体に燃焼装置１１からの加熱ガス（例えば５５０℃程度）が流通する。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。４００℃に近い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。凝縮した６０℃程度の低温のスチレン溶液は管路ｇから流出して生成槽１３に回収される。
【００１２】
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、そのヘッダ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。
【００１３】
熱交換部１０の各管体を通過した加熱ガスは、集合してヘッダ１６から排気ガスとして流出し、管路ｋを経て熱交換器（レキュぺレータ）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。
【００１４】
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。
【００１５】
図２は図１に示す熱分解槽７の１例を具体的に示す正面図、図３はそのIII-III 矢視図である。これらの図において、熱分解槽７は筒状の本体３０と、本体３０の頂部にフランジ部３１により着脱自在に取り付けられた角錐台形状の蓋体３２と、本体３０の底部にフランジ部３３により着脱自在に取り付けられた底部３４を主要部として構成される。
【００１６】
本体３０の側壁上部にポリスチレン溶液を供給する供給部９が設けられ、蓋体３２の最頂部に熱分解により生成するスチレンガスの排出部８が設けられる。さらに底部３４の中央部に分解残渣を排出する排出部１９が設けられ、排出部１９に開閉弁Ｖ３が接続される。なお底部３４の上側には逆角錐状の傾斜板３４ａが取り付けられ、分解残渣を排出部１９に誘導するようになっている。
【００１７】
熱交換部１０は本体３０の下部に水平方向に配置され、熱交換部１０には断面が長円形のＳＵＳチューブ等からなる複数のチューブ３５が並列配置される。各チューブ３５の両端部はヘッダープレートを介しヘッダ１５，１６に連通する。一方のヘッダ１５を介して加熱ガスを供給する管路ｐに接続され、他方のヘッダ１６を介して熱交換後の加熱ガスを流出する管路ｋに接続される。
【００１８】
チューブ３５間に形成される間隙部およびその下方の空間部には伝熱促進部材３６としての鉄球やＳＵＳ球等の耐熱性を有する金属球３７が取出し可能に充填される。図４は金属球３７充填状態を示す部分拡大平面図である。なお各チューブ３５の間隙部に金属球３７を充填する代わりに、コルゲートフィンを着脱自在に充填することもできる。図５はコルゲートフィン３８の充填状態を示す部分拡大平面図である。
【００１９】
上記のように金属球３７をチューブ３５間に形成される間隙部等に充填するには、フランジ部３１のボルトを外して蓋体３２を開け、上方から金属球３７を落下する方法が簡便である。
【００２０】
前記のように分解残渣は開閉弁Ｖ３を開けることにより金属球３７と共に、管路ｎに排出される。なお、分解残渣により金属球３７どうしが互いに接着した場合には、上方から棒等により突くことにより、互いに分離して管路ｎに排出される。そこで金属球３７を定期的に外部に取り出し、洗浄等により元の状態に回復する必要がある。金属球３７を外部に取り出して排出する場合、フランジ部３３のボルトを外して底部３４を開け、自重により落下させる方法もある。
【００２１】
従って着脱自在な蓋体３２と着脱自在な底部３４の両者により、伝熱促進部材３６としての金属球３７を充填または排出する充填部材充排手段３９が構成される。
なお伝熱促進部材３６としてコルゲートフィン３８を用いる場合は、コルゲートフィン３８とチューブ３５とは互いに接触した状態にし、両者はろう付けされず、分離可能にしておく。そして、そのコルゲートフィンを排出するには、フランジ部３３のボルトを外して底部３４を開け、下方からコルゲートフィン３８をチューブ３５の間隙部に充填またはそこから排出することができる。従ってこの場合は着脱自在な底部３４により、伝熱促進部材３６としてのコルゲートフィン３８を充填または排出する充填部材充排手段３９が構成される。
【００２２】
このようにチューブ３５の間隙部に伝熱促進部材３６を充填すると、チューブ３５の内部を流通する加熱ガスの熱はチューブ３５の壁を通して伝熱促進部材３６に伝達するので、見かけ上の伝熱面積が増加し、結果として熱交換部１０の伝熱性能が向上する。そして熱分解槽７内のポリスチレン溶液は伝熱促進部材３６の間隙に侵入し、そこで加熱されて沸騰状態となって上昇し、そのあとに新しいポリスチレン溶液が進入する対流現象により熱分解が促進される。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の熱分解装置は、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、スチレンガスを生成する装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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、スチレンガスを生成するプロセスフロー図。
【図２】図１に示す熱分解槽７の正面図。
【図３】図２のIII-III 矢視図。
【図４】伝熱促進材３６としての金属球３７を熱交換部１０におけるチューブ３５の間隙部に充填した状態を示す部分拡大平面図。
【図５】伝熱促進材３６としてのコルゲートフィン３８を熱交換部１０におけるチューブ３５の間隙部に充填した状態を示す部分拡大平面図。
【符号の説明】
【００２５】
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
【００２６】
１０  熱交換部
１１  燃焼装置
１２  コンデンサ
１３  生成槽
１４  ポンプ
１５  ヘッダ
１６  ヘッダ
１７  熱交換器
１８  ブロワ
１９  排出部
【００２７】
２０  残渣排出手段
２１  残渣槽
２２  ポンプ
３０  本体
３１  フランジ部
３２  蓋体
３３  フランジ部
３４  底部
３４ａ  傾斜板
３５  チューブ
３６  伝熱促進部材
３７  金属球
３８  コルゲートフィン
３９  充填部材充排手段
ａ〜ｐ  管路
Ｖ１〜Ｖ３  開閉弁
Ｓ  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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