(57)【要約】本出願は、密封容器内部から酸素をパ−ジする方法および装置、ならびにこのような方法に使用するパ−ジ物質を開示している。その方法を、密封反応器内部における炭化水素含有材料の熱分解用の改良されたバッチ方法および装置で明細書中に例示している。本発明により、改良バッチ方法は、１）反応器中に炭化水素含有材料を装入し、反応器を密封する段階と、２）前記反応器から酸素をパ−ジまたは放出する段階と、３）前記反応器を所定温度に加熱し、分解生成物を得る段階とを含むことができ、パ−ジする段階が、反応器を密封する前に、反応器に酸素親和性溶液を装入する段階と、密封反応器内部を第１の所定温度まで加熱して、酸素親和性溶液が、前記ガス排気部品を通して容器内部から酸素を排出するのを誘発する段階とを含んだ改良点を備える。パ−ジ物質は、例えば、明細書に記載する酸素親和性溶液とすることができる。本発明の方法を使用して、ゴム、ビニルポリマ−、スチレンポリマ−、エチレンポリマ−、合成繊維、家庭廃棄物、生物医学的廃棄物、動物廃棄物、および植物、または任意の他の型の炭化水素含有材料、ならびにそれらの混合物などの材料を有効に処理できる。
2004532121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス排気部品に結合された、密封容器の内部から酸素をパ−ジする方法であって、酸素親和性溶液の入った容器内部を所定温度まで加熱して、酸素親和性溶液が、前記ガス排気部品を通して容器内部から酸素を排出するのを誘発する段階を含む方法。
【請求項２】
前記ガス排気部品を通して排気されるガスを収集する段階をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記容器が反応器である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所定温度が、少なくとも１００℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記酸素親和性溶液が、前記反応器内に存在するガス状酸素（Ｏ２）の各４モルについて、１０モルの水（Ｈ２Ｏ）と、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、およびイソブタノ−ル、ならびに、それらの混合物からなる群から選択される４モルのアルコ−ルの比率を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記酸素親和性溶液が、６つ及び７つの炭素原子を有する炭化水素ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、２０％（ｖ/ｖ）以下の短鎖炭化水素と、２％（ｖ/ｖ）以下の非イオン界面活性剤とをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記酸素親和性溶液が、
ａ）水と、
ｂ）エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、およびイソブタノ−ル、ならびにこれらの混合物からなる群から選択されるアルコ−ルと、
ｃ）６つおよび７つの炭素原子を有する炭化水素ならびにそれらの混合物からなる群から選択される短鎖炭化水素と、
ｄ）非イオン界面活性剤であり、前記非イオン界面活性剤がポリエチレン−（２０）−ソルビタン−モノオレエ−トである非イオン界面活性剤と、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
水が５０〜６０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記アルコ−ルが３０〜４０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記短鎖炭化水素が０〜２０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記非イオン界面活性剤が０〜２％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
密封反応器内部の炭化水素含有材料を熱分解し、前記反応器がガス排気部品を備えるバッチプロセスであって、
ａ）反応器中に炭化水素含有材料を装入し、反応器を密封する段階と、
ｂ）前記反応器から酸素をパ−ジする段階と、
ｃ）前記反応器を所定温度に加熱して分解生成物を得る段階と、を含み、
パ−ジする段階が、反応器を密封する前に反応器に酸素親和性溶液を装入する段階と、密封反応器の内部を第１の所定温度まで加熱して、酸素親和性溶液が前記ガス排気部品を通して容器内部から酸素を排出するのを誘発する段階と、を含んだ改良点を備えるバッチプロセス。
【請求項１３】
前記分解生成物を回収する段階を含む、請求項１２に記載のバッチプロセス。
【請求項１４】
前記第１の所定温度が少なくとも１００℃である、請求項１２に記載のバッチプロセス。
【請求項１５】
前記酸素親和性溶液が、前記反応器内に存在するガス状酸素（Ｏ２）の各４モルについて、１０モルの水（Ｈ２Ｏ）と、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、およびイソブタノ−ル、ならびに、それらの混合物からなる群から選択される４モルのアルコ−ルの比率を含む、請求項１２に記載のバッチプロセス。
【請求項１６】
前記酸素親和性溶液が、６つおよび７つの炭素原子を有する炭化水素ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、２０％（ｖ/ｖ）以下の短鎖炭化水素と、２％（ｖ/ｖ）以下の非イオン界面活性剤とをさらに含む、請求項１５に記載のバッチプロセス。
【請求項１７】
前記炭化水素含有材料が、車両タイヤ、ゴム材料、ビニルポリマ−、スチレンポリマ−、エチレンポリマ−、合成繊維、家庭廃棄物、動物廃棄物、生物医学的廃棄物、植物、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１２に記載のバッチプロセス。
【請求項１８】
前記酸素親和性溶液が、
ａ）水と、
ｂ）エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、およびイソブタノ−ル、ならびにこれらの混合物からなる群から選択されるアルコ−ルと、
ｃ）６つおよび７つの炭素原子を有する炭化水素ならびにそれらの混合物からなる群から選択される短鎖炭化水素と、
ｄ）非イオン界面活性剤であり、前記非イオン界面活性剤がポリエチレン−（２０）−ソルビタン−モノオレエ−トである非イオン界面活性剤と、を含む、請求項１２に記載のバッチプロセス。
【請求項１９】
水が５０〜６０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項１８に記載のバッチプロセス。
【請求項２０】
前記アルコ−ルが３０〜４０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項１８に記載のバッチプロセス。
【請求項２１】
前記短鎖炭化水素が０〜２０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項１８に記載のバッチプロセス。
【請求項２２】
前記非イオン界面活性剤が０〜２％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項１８に記載のバッチプロセス。
【請求項２３】
ガス排気部品に結合された、密封容器の内部から酸素をパ−ジまたは放出する方法であって、パ−ジ物質の入った容器内部を所定温度まで加熱して、パ−ジ物質が、前記ガス排気部品を通して容器内部から酸素を排出するのを誘発する段階を含む方法。
【請求項２４】
前記ガス排気部品を通って排気される凝縮ガスを収集する段階をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記容器が反応器である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記パ−ジ物質が、固体パ−ジ物質、液体パ−ジ物質、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記所定温度が、前記パ−ジ物質がガスになる温度に一致する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
密封反応器内部の炭化水素含有材料を熱分解し、前記反応器がガス排気部品を備えるバッチプロセスであって、
ａ）反応器中に炭化水素含有材料を装入し、反応器を密封する段階と、
ｂ）前記反応器から酸素をパ−ジする段階と、
ｃ）前記反応器を所定温度に加熱して分解生成物を得る段階と
を含み、
パ−ジする段階が、反応器を密封する前に、反応器にパ−ジ物質を装入する段階と、密封反応器の内部を第１の所定温度まで加熱して、パ−ジ物質が、前記ガス排気部品を通して容器内部から酸素を排出するのを誘発する段階と、を含む改良点を備えるバッチプロセス。
【請求項２９】
前記分解生成物を回収する段階を含む、請求項２６記載のバッチプロセス。
【請求項３０】
前記炭化水素含有材料が、車両タイヤ、ゴム材料、ビニルポリマ−、スチレンポリマ−、エチレンポリマ−、合成繊維、家庭廃棄物、動物廃棄物、生物医学的廃棄物、植物、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項２６に記載のバッチプロセス。
【請求項３１】
前記パ−ジ物質が、固体パ−ジ物質、液体パ−ジ物質、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項２６に記載のバッチプロセス。
【請求項３２】
前記第１の所定温度が、前記パ−ジ物質がガスになる温度に一致する、請求項２６に記載のバッチプロセス。
【請求項３３】
炭化水素含有材料の熱分解に使用されるバッチプロセス用装置であって、フィルタ系が、前記反応器室と同軸で、後部小室と前部小室とを画定しており、また、ガス収集部品が前記後部小室の内部に位置している装置。
【請求項３４】
炭化水素含有材料の熱分解に使用されるバッチプロセス用改良装置であって、真空ポンプを備えていない装置。
【請求項３５】
炭化水素含有材料の熱分解用装置であって、
ａ）密閉可能な反応器室と、
ｂ）前記反応器室と同軸で、後部小室および前部小室を画定するフィルタと、
ｃ）排気部品と、
ｄ）密閉可能で、前記前部小室中へのアクセスを可能にする開口部と、
ｅ）前記開口部を密閉するためのドアと、
ｆ）前記反応器室を加熱するための加熱部品と、を含み、
前記送値が真空ポンプを備えていない装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封容器内部から酸素をパ−ジする新たな方法、および、パ−ジを達成するためのパ−ジ物質に関する。より詳細には、本出願は、本明細書において記述される方法を活用して、炭化水素含有材料を分解する方法を開示している。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素材料の熱分解（すなわち、高温分解）は、広く考察されている。連続およびバッチ方法が共に、提案されており、文献中に記載される大部分の方法は、その方法が実施される高温のため、酸素のない環境を必要としている。
【０００３】
参考文献として本明細書に援用する、従来技術文献(Fio Rito、１９８１年１１月)のような従来技術は、実質的に酸素のない環境のもとで実施される連続方法を考察している。このような方法および装置における主な問題は、シ−ルが完全には信頼不可能である点である。実際、連続方法では、反応器内に外部から材料を連続的に供給する必要があるので、特別な動的シ−ルを備えなければならない。反応器室中に外部空気が漏洩することの重大な結果を考慮すると、連続方法の使用により熱分解操作を企てることは、容認不可能なリスクと考えられる。例えば、参考文献として本明細書に援用する別の従来技術文献（Bouzianne, R.、１９９８年１０月）、およびまた別の従来技術文献（Bouzianne, R.、およびR., Michaud、１９９８年１０月）のようなバッチ方法および装置が、好ましくは使用される（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】
米国特許第４，３０１，７５０号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，８２１，３９６号明細書
【特許文献３】
米国特許第５，８２０，７３６号明細書
【０００４】
高温で実施される材料の熱分解工程は、連続もしくはバッチ方法のいずれであっても、反応器室（すなわち、ドラム）内部における、実質的に酸素のない（すなわち、無酸素の(anoxic)）環境を必要とする。装置（例えばドラム、反応器室）内部における酸素（Ｏ２）の漏洩は、激しい爆発を招く可能性があるので、無酸素の環境が不可欠である。熱分解、および分解反応が、例えば、２２５℃と５１０℃の間の温度範囲で通常起こることを考えると、このリスクを特に察知することができる。したがって、反応器室の内部から空気（酸素を含有する）を除去しなければならない。多くの装置および方法が、反応器室の内部から空気を除去するために、真空ポンプを使用することに依存している。しかし、たとえ装置（例えばドラム、反応器室）内部における完全な真空が通常、先行必要条件ではないとしても、実質的に酸素のない環境は必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多くの従来技術の装置における場合のように、米国特許第５,８２０,７３６号（Bouzianne, R.、およびR., Michaud、１９９８年１０月）中で開示されるバッチ方法の密封された反応器室では、その中から酸素を除去するために、ドラム、反応器室内部にほとんど完全な真空を作り出す必要がある。この目的のため、高価な真空ポンプ、およびシ−ルが必要とされる。したがって、反応器室内部にほとんど完全な真空を作り出すことは、高価な段階である。
【０００６】
密封された閉空間から酸素を除去する、改良された方法を有することが有利であろう。このような改良された方法は、パ−ジ物質、および、より詳細には、本明細書において記述している酸素親和性溶液（oxyphilic solution）を使用する、物質パ−ジによって、実施できる。次いで、高価な真空ポンプ及びシ−ルを使用しない、本明細書において記述しているバッチ方法が有利に達成される。代わりとして、例えば、酸素親和性溶液などのパ−ジ物質を反応器に装入でき、密封、および所定温度までの反応器内部の加熱に続いて、パ−ジ物質が、ガス排気部品を通って、容器内部から酸素を排出することを可能にすることができる。特に示されない限り、百分率（％）は、体積/体積（ｖ/ｖ）に基づいて示される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様において、本発明は、密封容器内部から酸素をパ−ジする、または排出する（すなわち、物質パ−ジを実施する）方法であって、容器（例えば、反応器）がガス排気部品に結合され、前記方法がパ−ジ物質の入った容器内部を所定温度まで加熱して、パ−ジ物質が、前記ガス排気部品を通して、容器の内部から酸素を排出するのを誘発する段階を含む方法を提供する。
【０００８】
本発明によれば、酸素のパ−ジ（すなわち、物質パ−ジ）方法は、固体および液体のパ−ジ物質、ならびにそれらの混合物（例えば、水、または本明細書中に記載される酸素親和性溶液）からなる群から選択できるパ−ジ物質を使用することにより実施できる。「パ−ジ物質」が、（ガス）排気部品を通って、密封容器から酸素を置き換えるのに適した条件のもとで（例えば、加熱により）、ガス（すなわち、蒸気）に変換させることができるどんな液体（例えば、水）、または固体でもよいことは、本明細書において理解されるべきである。前記パ−ジ物質の量は、所望の寸法の容器（反応器）内に、実質的に酸素のない環境を作り出すことを可能にするであろうガス（蒸気）の体積を生成させるのに十分足りるものとすべきである。
【０００９】
やはり本発明によれば、所定温度は、例えば、前記パ−ジ物質が、ガスとなる温度に、対応させることができる。
【００１０】
さらなる態様において、本発明は、密封された反応器内部における炭化水素含有材料の熱分解のためのバッチ方法であって、前記反応器がガス排気部品を提供され、前記方法が、
ａ）反応器中に炭化水素含有材料を装入し、反応器を密封する段階と、
ｂ）前記反応器から酸素をパ−ジする、または排出する段階と、
ｃ）分解生成物が得られるように、前記反応器を所定温度に加熱する段階と
を含み、
パ−ジする段階が、反応器を密封する前に、反応器にパ−ジ物質を装入する段階と、密封された反応器の内部を第１の所定温度まで加熱して、パ−ジ物質が、前記ガス排気部品を通って、容器の内部から酸素を排出するのを誘発する段階と、を含んだ改良点を備える方法に関する。
【００１１】
本発明によれば、方法は前記分解生成物、例えば、ガス、凝縮した蒸気（水、および/またはアルコ−ル、および/または、６つもしくは７つの炭素原子を有する炭化水素、ならびにこれらの混合物）、オイル、カ−ボンブラック、および鋼を回収することを含むことができる。
【００１２】
さらなる特別な態様において、本発明は、密封容器（例えば、バッチ反応器）内部から酸素をパ−ジする、または排出する（例えば、物質パ−ジを実施する）方法であって、容器がガス排気部品に結合され、前記方法が酸素親和性溶液の入った容器内部を所定温度まで加熱して、酸素親和性溶液が、前記ガス排気部品を通って、容器の内部から酸素を排出するのを誘発する段階を含む方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、本明細書において記述される方法は、前記ガス排気部品を通って排気されるガスを収集する段階をさらに含むことができる。
【００１４】
本発明によれば、タイヤの熱分解に、本明細書において記述される方法を使用する場合、所定温度は、例えば、１００℃と２２５℃の間に含まれることができる。
【００１５】
更なる態様において、本発明は、密封された反応器内部における炭化水素含有材料の熱分解のための改良されたバッチ方法であって、前記反応器がガス排気部品を提供され、前記方法が、
ａ）反応器中に炭化水素含有材料を装入し、反応器を密封する段階と、
ｂ）前記反応器から酸素をパ−ジする、または排出する段階と、
ｃ）分解生成物が得られるように、前記反応器を所定温度に加熱する段階と
を含み、
パ−ジする段階が、反応器を密封する前に、反応器に酸素親和性溶液を装入する段階と、密封された反応器の内部を第１の所定温度まで加熱して、酸素親和性溶液が、前記ガス排気部品を通って、容器の内部から酸素を排出するのを誘発する段階と、を含んだ改良点
を含む方法に関する。
【００１６】
本発明によれば、方法は前記分解生成物を回収することをも含むことができる。
【００１７】
本発明によれば、タイヤの熱分解に、本明細書において記述される改良されたバッチ方法を使用する場合、所定温度は、例えば、１００℃と２２５℃の間に含まれることができる。
【００１８】
本発明によれば、方法は、排気部品を通って排気されるガス（水蒸気を含む）を収集する段階をさらに含むことができる。このことは、前記密封された空間（すなわち、反応器）内部の圧力を、例えば、実質的に一定の圧力に調節し、それにより、実質的に無酸素の環境が得られる場合に、実施できる。
【００１９】
本発明によれば、酸素親和性溶液は、例えば、前記反応器内に存在するガス状酸素（Ｏ２）の各４モルについて、約１０モルの水（Ｈ２Ｏ）と、約４モルの、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、およびイソブタノ−ル、任意の他の水混和性アルコ−ル、ならびにこれらの混合物からなる群から選択されるアルコ−ルとの比率のものを含むことができる。酸素親和性溶液は、２０％（ｖ/ｖ）以下（合計体積の０〜２０％）の、６個の炭素原子を有する炭化水素、および７個の炭素原子を有する炭化水素（例えば、ヘキサン、ヘプタン、２,３−ジメチルブタンなど）、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される短鎖炭化水素と、体積で２％（ｖ/ｖ）以下（合計体積の０から２％）の、ポリエチレン−（２０）−ソルビタン−モノオレエ−ト(Tween（登録商標）８０）、または、アルコ−ルエトキシレ−ト、アルキルフェノ−ルエトキシレ−ト、脂肪酸エタノ−ルアミン、エチレンオキシド、プロピレンオキシドブロックコポリマ−、脂肪酸エトキシレ−ト、脂肪酸ソルビト−ルエステル、脂肪酸ソルビト−ルエステルエトキシレ−トなどの他の型の非イオン界面活性剤、ならびにそれらの混合物などの非イオン界面活性剤とを、さらに含むことができる。百分率（％）は、本明細書において体積当り体積（ｖ/ｖ）として表している。
【００２０】
また、本発明にとれば、酸素親和性溶液は、例えば、
ａ）例えば合計体積の５０〜６０％（ｖ/ｖ）の間の比率の水と、
ｂ）例えば合計体積の３０〜４０％（ｖ/ｖ）の間の比率の、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、およびイソブタノ−ル、ならびにこれらの混合物からなる群から選択されるアルコ−ルと、
ｃ）例えば合計体積の０〜２０％（ｖ/ｖ）の間の比率の、６つの炭素原子を有する炭化水素、および７つの炭素原子を有する炭化水素、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される短鎖炭化水素と、
ｄ）例えば合計体積の０〜２％（ｖ/ｖ）の間の比率の、Tween（登録商標）８０、および、例えばアルコ−ルエトキシレ−ト、アルキルフェノ−ルエトキシレ−ト、脂肪酸エタノ−ルアミン、エチレンオキシドプロピレンオキシドブロックコポリマ−、脂肪酸アミンエトキシレ−ト、脂肪酸エトキシレ−ト、脂肪酸ソルビト−ルエステル、脂肪酸ソルビト−ルエステルエトキシレ−トなどの他の非イオン界面活性剤からなる群から選択される非イオン界面活性剤と、を含むことができる。
【００２１】
さらに本発明によれば、本明細書において記述している酸素親和性溶液は、反応器室内部にそれらを添加する前に混合される（予備混合される）、その別々の成分から調製できる。しかし、混合する前に（別々の）成分を、反応器室に直接添加できる。反応器を回転可能なように攪拌する（回転される）工程の間に、混合が起こり得る。本発明によれば、酸素親和性溶液は、密封する前に反応器に導入でき、反応器を密封（気密な形で）すると直ちに、容器の内部を加熱（例えば、約１００℃）して、酸素のない環境を作り出すことができる。分解を受ける材料（例えば、ゴム、タイヤ（車両タイヤ（新品または中古品）））により発熱反応が起こるまで、バ−ナにより反応器をさらに加熱できる。反応（加熱する）は、所望の製品（例えば、カ−ボンブラック、オイル）が生成されるまで、続行することができる（例えば、最高４３５℃まで、またはさらに最高５１０℃まで）。
【００２２】
本明細書において記述している酸素親和性溶液などのパ−ジ物質を使用し、実質的に酸素のない環境の生成は、低い温度で開始できる（例えば１００℃、またはやや高め、例えば、酸素親和性溶液の蒸発を助ける）。次いで、パ−ジ物質（例えば、酸素親和性溶液）の蒸発段階が、蒸気の体積が劇的に増加するため、正圧を作り出し、それがドラムから（ドラムの外へ）空気（酸素）を引き出す。
【００２３】
より高い温度（すなわち、ゴムを分解している場合、例えば２２５℃を超える）では、材料が熱分解するため（長鎖分子の分解）、発熱反応が起こる。発熱反応が起こると直ぐに、連続的な無酸素の環境の中でドラム内の温度および圧力の上昇が可能になる。圧力は常に大気圧を超えて維持することができ、その後は、好ましくは１ＰＳＩＧと３５ＰＳＩＧの間に調節できる。
【００２４】
本発明によれば、本明細書において記述している方法に使用する材料は、炭化水素を含有している材料であり、安全な条件で分解するために、無酸素の環境を用いることを要する材料とすることができる。したがって、炭化水素を含有している材料は、タイヤ（欠陥または在庫過剰のため不合格となり、または廃棄される新品タイヤ、および/または中古（車両）タイヤ）、ゴム材料、ビニルポリマ−、スチレンポリマ−、エチレンポリマ−、合成繊維、家庭廃棄物（生ごみ（例えば、果物および野菜の皮、紙、布地、プラスチック））、身体部分および糞尿を含む動物廃棄物（例えば、哺乳類、昆虫類、魚類、爬虫類）、生物医学的廃棄物（例えば、身体部分、臓器、組織）、植物（例えば、葉、草、木、海藻）、ならびにこれらの混合物からなる群から選択できる。実際に、本明細書において記述しているバッチ方法は、どんな型の炭化水素を含有している材料、およびそれらの混合物、にも適用できる。
【００２５】
また更なる態様において、本方法は、炭化水素含有材料の熱分解のための装置（図１に示すもの）であって、前記装置が
ａ）長手軸線に沿って回転可能であることが好ましい、密閉可能な（すなわち、密封可能な）反応器室（ドラム）または他の容器と、
ｂ）前記反応器室と同軸のフィルタ（フィルタエレメント;OMNIfilter（登録商標）型）が、後部小室および前部小室を画定する、粗フィルタ壁および後部壁と平行に、ドラムの反応器室の内部で広がっていることと、
ｃ）前記後部小室内に位置する、排気部品（手段）と、
ｄ）前記前部小室中へのアクセスを可能にする密閉可能な開口部と、
ｅ）気密な形で前記開口部を閉じるドアと、
ｆ）前記反応器室を加熱するための、加熱手段と
を含む装置であり、前記装置が、最高５１０℃まで（最高５４０℃まででも）の温度まで、炭化水素含有材料を安全に処理することができ、また前記装置が、真空ポンプを備えていない装置に関する。
【００２６】
一層さらなる態様において、本発明は、炭化水素含有材料の熱分解において使用されるバッチ方法のための改良された装置であって、前記装置が、真空ポンプを備えていない装置を提供する。より詳細には、装置（ドラム、反応器室）の内部からの空気（酸素）の除去を、真空ポンプを使用することにより実施しない。
【００２７】
炭化水素含有材料の熱分解のために使用する装置は、例えば、回転反応器または定置カラムと、前記反応器を回転させる（長手軸線に沿って）駆動手段と、気密な形でドアにより閉じる（すなわち、密封して閉じる）ことができ、材料を装填し、また取り出す入口とを備えることができる。反応器は、断熱されたさやで取り囲み、材料（すなわち反応器、ドラム）を加熱するバ−ナを取り付け、本方法により生成するガスを排気するパイプ（すなわち排気部品）をさらに備えることができる。フィルタエレメント系は、前部小室と後部小室とを画定して、前記反応器の内部に広がり、また、放出手段に接続されたガス収集手段をさらに内蔵することができる。ガスの排気および循環を助けるポンプを備えることができる。冷却器、分離器、および収集タンクも、装置の一部とすることができる。回転反応器は、おおよそ下記の寸法を有することができる:直径８フィ−ト、および長さ２０フィ−ト。反応器は、断熱さやの内側に回転可能なように設置し、地面上に支持され、真空ポンプを備えていない。
【００２８】
本出願は、密封容器内部から酸素をパ−ジする方法および装置、ならびにこのような方法に使用するパ−ジ物質を開示している。その方法を、密封された反応器内部における炭化水素含有材料の熱分解用の改良されたバッチ方法および装置として本明細書に例示している。本発明により、改良されたバッチ方法は、１）反応器中に炭化水素含有材料を装入し、反応器を密封する段階と、２）前記反応器から酸素をパ−ジする、または排出する段階と、３）分解生成物が得られるように、前記反応器を所定温度に加熱する段階とを含むことができ、パ−ジする段階が、反応器を密封する前に、反応器に酸素親和性溶液を装入する段階と、密封された反応器の内部を第１の所定温度まで加熱して、酸素親和性溶液が、前記ガス排気部品を通って、容器の内部から酸素を排出するのを誘発する段階と、を含んだ改良点を備える。パ−ジ物質は、例えば、本明細書に記載する酸素親和性溶液とることができる。例えば、タイヤの熱分解のためにこの方法を使用する場合、分解段階の最後に反応器内に残留しているリサイクル可能なカ−ボンブラックおよび鋼残留物と共に、ガスおよびオイルを生成させることができる。酸素親和性溶液は、蒸発すると、圧力上昇をもたらし、圧力上昇は、排気手段が、反応器から蒸気および酸素含有空気を排気するのを助けることができる。本明細書において記述するように、酸素親和性溶液は、バッチからバッチへ再使用でき、水およびアルコ−ルのほかに短鎖炭化水素（６つ、または７つの炭素原子（Ｃ６またはＣ７）を有する炭化水素）を含むことができる。カップリング剤として、界面活性剤も添加できる。本発明の方法を使用して、ゴム、ビニルポリマ−、スチレンポリマ−、エチレンポリマ−、合成繊維、家庭廃棄物、生物医学的廃棄物、動物廃棄物、および植物、または任意の他の型の炭化水素含有材料、ならびにそれらの混合物などの材料を有効に処理できる。
【００２９】
分解しようとする材料の連続するバッチにより、バッチ方法を達成することができる。例えば、材料および物質（例えば、酸素親和性溶液）の第１のバッチを、ドラム内に装入し（注入し）、分解操作を開始する。工程の間に、ガスが収集手段により回収される。工程が終わると直ぐに、ドラムを開き、残っている固体残留物（例えば、カ−ボンブラック、鋼）を取り出し、ドラムは次バッチを受け入れる準備が整う、などである。下記に詳細に記述するであろうように、蒸気が凝縮し、液体（溶液）をリサイクルして、次のバッチ工程のため酸素親和性溶液を生成させることができる。
【００３０】
本発明の方法は、材料を分解する装置、およびバッチ方法により例示できる（どうぞ実施例２を参照されたい）。バッチ方法は、密封された閉空間であり、真空ポンプを使用することなく、実質的に酸素のない環境が作り出されている空間内で達成できる。本発明が、高温分解すなわち熱分解工程に限定されない点、本発明がむしろ、独創的かつ革新的な形で、バッチ方法を達成することができる新技術である点が理解されるべきである。本発明は、排気部品を備えた密閉空間からの酸素の除去（排出）を要する任意の工程（例えば、熱分解用の石油化学業界における装置）に適用できる点で、なお一層より少なく限定的とすることができる。しかし、本出願の目的のため、また記述を明確にするため、本発明では、実施例によって、炭化水素含有材料（例えば、ゴムタイヤ）の熱分解のためのバッチ方法を記述するであろう。
【００３１】
酸素親和性溶液の作用における特定の機構に固執することなく、加熱すると、酸素親和性溶液が蒸発し、かつ、水（スチ−ム）蒸気および他の成分（例えば、アルコ−ル）が膨張すると、密閉空間内部の圧力が上昇すると仮定できる。水およびアルコ−ル分子が、Ｏ２と相互作用することができ、かつ、反応器から酸素を排気するのを助けることができるとも仮定できる。工程全体にわたって、大気に空気を排気することにより、ドラム内部の圧力を調節できる。
【００３２】
ガスおよび酸素親和性蒸気を、ドラムから排気する。酸素親和性蒸気は、冷却器内に凝縮でき、またガスは、一部フレアにされ、かつ/または大気に用いられることができ、凝縮された蒸気（水および酸素親和性溶液を含む）は、回収できる。凝縮された蒸気は、例えば、水、アルコ−ル、および短鎖炭化水素（例えば、６個、または７個の炭素原子を有する炭化水素）を含むことができる。本明細書に記載する改良されたバッチ方法の発明的態様の１つは、凝縮された蒸気をリサイクルして、次のバッチ工程のための酸素親和性溶液を生成させる点である。これにより、コストが最小になり、また放出に関連して環境に有害である可能性が最小になる。酸素親和性溶液を生成させるために、凝縮された蒸気の溶液の組成を、酸素親和性溶液を生成させるための、例えば、水、アルコ−ル（水混和性アルコ−ル;例えば、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、イソブタノ−ル、およびこれらの混合物）、および、例えば、Tween（登録商標）８０（１００℃では蒸発しない）などの非イオン界面活性剤についての所望の含量まで調節することができる。
【００３３】
本方法の小さな不利点は、真空ポンプに依存する方法および装置と比較して、細片化したゴム材料１バッチの処理に幾分より時間を要する点である。実際、上述の寸法（直径８フィ−ト、長さ２０フィ−ト）のドラム内部にほとんど完全な真空を作り出すのに約１５分を要する一方、ドラム内部で物質パ−ジを行う（４０〜５０英ガロンの溶液を蒸発させる）のに約２０分を要する。しかし、真空ポンプ、密封性、および電力における経済性、ならびに、可能性のあるリスクが回避される点を考慮すると、本発明の方法は、従来使用されている方法に優り、依然として非常に有利である。
【００３４】
本明細書で使用される用語「物質パ−ジ(substance purge)」は、容器内部の圧力を上昇させ、排気（手段）部品を通って容器から酸素を排気するのを助ける（誘発する）ことができるパ−ジ物質の使用（例えば、前記物質の沸点まで加熱するなどの適正な条件のもとで）に関する。より詳細には、「物質パ−ジ」は、例えば、酸素親和性溶液などの物質を使用する、密閉空間内部からの空気（酸素）の排気（除去）に関する。本明細書で定義される「物質パ−ジ」は、例えば、周囲温度（または室温）から、本明細書において参照する所定温度までの温度上昇とともに密閉空間（例えば、反応器）内部に、排気部品を通る空気の排気を助けるであろう、圧力上昇を作り出すパ−ジ物質（例えば、ガスに変換できる液体または固体）の能力に依存できる。「物質パ−ジ」の一例は、加熱の際蒸発し、空気の排気を可能にするのに必要な圧力上昇に寄与するであろう、例えば、本明細書に記載される酸素親和性溶液などの液体を使用することによる、酸素の除去とすることができる。
【００３５】
本明細書で使用される「パ−ジ物質(purge substance)」は、反応器の内部を所定温度まで加熱する場合、容器内部からの酸素の排気（物質パ−ジ）を誘発できる物質である。
【００３６】
本明細書で使用される用語「酸素親和性溶液(oxyphilic solution)」は、それが蒸発した状態で、密閉空間からの酸素の排気を助ける溶液に関する。「酸素親和性溶液」は、例えば、水（Ｈ２Ｏ）、および/またはアルコ−ル（例えば、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、イソブタノ−ル）を含む溶液に関する。本明細書で使用される「酸素親和性溶液」は、その性質に影響を及ぼすことなく、例えば、６つ、もしくは７つの炭素原子を有する短鎖炭化水素、およびそれらの混合物、ならびに/または界面活性剤（例えば、非イオン界面活性剤）などの水またはアルコ−ル分子以外の分子をさらに含むことができる。
【００３７】
本明細書で使用される「酸素のない環境(oxygen-free environment)」または「無酸素環境」は、本明細書に記載している熱分解方法に伴う危険性を回避する、無視できる量の酸素（合計空気体積の０.１％未満であり、１％（ｖ/ｖ）を超えない）を含有する環境（容器または反応器に含まれる空気）に関する。
【００３８】
本明細書で使用される用語「酸素パ−ジ(oxygen purge)」または「酸素をパ−ジする(purging oxygen)」または「酸素パ−ジ段階(oxygen purge step)」は、機械的手段（例えば、真空ポンプ）、または、例えば、物質パ−ジの使用（例えば、酸素親和性溶液を使用する）などの他の手段の、いずれかを使用する、反応器（ドラム、反応器室）内部からの酸素の除去（排気、排出）に関する。
【００３９】
本明細書で使用される用語「短鎖炭化水素(small chain hydrocarbon)」は、例えば、６つ、もしくは７つの炭素原子（Ｃ６またはＣ７）を含む化合物を含む。「短鎖炭化水素」には、ｎ−アルカン、分枝アルカン、シクロアルカン、ヘキサン、ヘプタン、２,３−ジメチルブタン、テトラメチルエチレンなどであるが、それらに限定されることのないアルケンなどが含まれる。本明細書に記載される酸素親和性溶液に適した「短鎖炭化水素」は、１００℃と１２０℃の付近/の間の温度で蒸発され（例えば、１００℃付近に沸点を有する水）、１００℃未満の温度で凝縮できる（すなわち、凝縮可能な）短鎖炭化水素（例えば、Ｃ６またはＣ７の炭化水素、およびそれらの混合物）であると、本明細書におい理解されるべきである。
【００４０】
本発明の特有の特性（例えば、温度、圧力、時間など）に関して、物質の「範囲」または「群」などに言及する場合、その範囲または群は、その中の小範囲またはサブ群の、それぞれのかつ全ての、いかなる特定のメンバおよび組合せにも関連し、また、それらを明確に組み込んでいると、本明細書において理解されるべきである。したがって、どんな特定の範囲または群も、ある範囲または群のそれぞれのかつ全てのメンバを個別に参照する、かつまた、その中に包含される可能性のある、それぞれのかつ全ての小範囲またはサブ群を参照する略記やり方として、また同様に、その中のどんな小範囲またはサブ群にも関連するものとして、理解されるべきである。特に示していない限り、百分率（％）は、体積/体積（ｖ/ｖ）に基づいて表している。
−１〜３５ＰＳＩＧの圧力範囲に関して、この圧力範囲は、例えば、２ＰＳＩＧ、５ＰＳＩＧ、２０ＰＳＩＧ、３４.５ＰＳＩＧ、５〜８ＰＳＩＧ、５から３５ＰＳＩＧ、１０〜２５ＰＳＩＧなどの、それぞれのかつ全ての圧力状態ならびに小範囲を、本明細書中に具体的に組み込んでいると理解されるべきである。
−少なくとも１００℃の温度範囲に関して、この温度範囲は、例えば、１０１℃、１０５℃以上、１１５℃以上、１０２℃から１５０℃、最高２１０℃まで、および６００℃などの、それぞれのかつ全ての個々の温度状態、ならびに１００℃と、１００℃を超える温度とを含む小範囲を、本明細書中に具体的に組み込んでいると理解されるべきである。
【００４１】
【表１】
2004532121.tif 000003
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
真空を作り出す必要がなく、このような方法においてパ−ジ物質を使用して、密封容器内部から酸素をパ−ジする方法を提供することが、本発明の要旨である。このような物質パ−ジは、例えば、加熱および蒸発の際に、排気部品を通る、反応器からの酸素の排気を助ける正圧（すなわち、大気圧を超える）を発生できる、酸素親和性溶液などのパ−ジ物質を使用することにより、実施できる。酸素の除去を、本明細書において記述される改良されたバッチ方法において例示しており、それは、安全な状態における材料の熱分解を可能にするのに十分なものとすることができる。
【００４３】
回転ドラム、または直径８フィ−ト、および長さ２０フィ−ト（または同様の体積）を有する筺体中で、約１８２から２２７Ｌ（４０から５０英ガロン）の体積の酸素親和性溶液を使用できる。このような酸素親和性溶液は、例えば、約５０％（ｖ/ｖ、すなわち全体体積の）から６０％（ｖ/ｖ、すなわち全体体積の）の水と、例えば、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、およびイソブタノ−ル、ならびにこれらの混合物などの４０％（ｖ/ｖ、すなわち全体体積の）のアルコ−ルと、２０％（ｖ/ｖ、すなわち全体体積の）の短鎖炭化水素（例えば、Ｃ６からＣ７の炭化水素、およびそれらの混合物）と、２％（ｖ/ｖ、すなわち全体体積の）のポリエチレン−（２０）−ソルビタン−モノオレエ−トなどの界面活性剤とを含むことができる。異なった大きさの反応器のため、酸素親和性溶液の全体体積を調節できる。溶液の蒸発、および反応器からの酸素の除去は、本明細書に例示するように、約１０から２０分で完了できる。
【００４４】
図１を参照すると、この図は、熱分解系（装置）の流れ図を示す、例示的実施形態であり、本発明における発明的構成要素を示すのに用いている。より詳細には、使用している装置が、当技術分野で知られているように、地面に置いた絶縁用さや（図示されない）の内側に回転可能なように設置されている、回転円筒形反応器またはドラム（１０）を備え得ることを見ることができる。ドラム（１０）は、前部（１０ａ）と後端壁（１０ｂ）とで画定され、水平軸の周りに回転する。さやの内側にバ−ナ（２１）を設けて、選択され制御された温度まで、回転ドラムまたはキルン（１０）の円筒形室の外側を加熱する。ドラム（１０）は、その前端（１０ａ）に開口部（１２）を備え、それを通って、分解しようとする材料のバッチ（例えば、細片の材料）を、より詳細にはドラム（１０）の部分（１０ｄ）内に装入できる。密封されるドア（１４）により、開口部（１２）を閉じる。ドラム（１０）は、直径８フィ−ト、および長さ２０フィ−ト、または他の所定の寸法、を有することができる。
【００４５】
出口パイプ（１６）が、ドラム（１０）の内側から始まり、前記ドラム（１０）の後壁（１０ｂ）を通って伸びている。本明細書において以後詳細を述べるであろう、ガス収集部（排気部品を含む）を、パイプ（１６）の内側端部、すなわち、ドラム（１０）の内側室の内部に位置しているパイプ（１６）の部分、に備えている。回転シ−ルジョイント（１８）が、ドラム（１０）とのパイプ（１６）の密封された係合を可能にしている。
【００４６】
出口パイプ（１６）は、本発明のバッチ方法の流れ回路に接続され、流れ回路は、本明細書において以後言及するものを除いて、当技術分野で知られている構成要素を備えており、したがってそれらは簡単に述べる。
【００４７】
出口パイプ（１６）は、工程ポンプ（１９）の助けにより、ドラム（１０）の室内部から、ガスおよび蒸気を引き出す。パイプ（１６）は、冷却器（２０）に接続され、冷却器（２０）は、ガスおよび蒸気エマネ−ション（例えば、本明細書において記述された条件などのもとで凝縮可能であるもの）を、それらの液相にする（凝縮させる）。１００℃〜１６５℃の範囲の温度で凝縮した、水、アルコ−ル、および、例えばＣ６からＣ７の炭化水素などの短鎖炭化水素、を含有する液体を、ガスおよびオイルから別々に収集する。３４０℃周辺の温度で、発熱反応が開始され、炭化水素蒸気を発生し、それが、相Ｇ/Ｏ分離器（２２）に運ばれて、ガス（凝縮不可能）およびオイル（凝縮可能）を生成する。分離に続いて、オイルはオイル貯蔵タンク（２３）に運ばれ、ガスはフレア燃焼（２４）されて、所望の炭化水素含量を得て、工程ガスタンク（２５）中に貯蔵する。このようにして生成された工程ガスは、回転ドラム（１０）の外側壁を加熱するため、バ−ナ（２１）により使用できる。ポンプ（１９）は、１から３５ＰＳＩＧの範囲の圧力を有することができる。前記ポンプ（１９）の冷却は、水タンク（３０）によりもたらされる。
【００４８】
本発明によるドラム（１０）は、例えば、出口パイプ（１６）の内側端に流体を介して接続されたガス収集手段を備えることができる。ガス収集手段の好ましい実施形態の１つは、図１において、放射上に投射する１２のフィルタエレメント（２７）が備わった、壁端（１０ｂ）に固定されたフィルタエレメント（２６）を有する、回転可能な収集ユニットとして示されている。これらのフィルタは開放端を有し、壁（１０ｂ）に、また出口パイプ（１６）にフランジにより取り付けたマニホルドの周囲にねじ止めしてある。
【００４９】
フィルタエレメント（２６）を有する収集ユニットは、ドラム（１０）の反応器室の部分（１０ｃ）内の位置にあり、粗フィルタ壁（２８）と平行であり、またユニットの後部壁（１０ｂ）と平行である。フィルタエレメント（２７）はその中に、適正なミクロ細孔のある高抵抗性材料を備えている。
【００５０】
比較的長さ方向が短く直径的な、後部ポケットを画定して、ドラム（１０）の主反応器室内部に後部小室（１０ｃ）を形成するように、円形の粗壁フィルタ（２８）を、ドラム室内側の、ドラム（１０）の円筒形内側壁に半径方向に固定している。また、円形の粗壁フィルタ（２８）は、フィルタエレメント（２６）を有する収集ユニットの前の位置であり、後壁（１０ｂ）に近い位置にある。フィルタエレメント（OMNIfilter（登録商標）様フィルタ）（２６）を有するガス収集ユニットは、ポケット（１０ｃ）内の位置にある。したがって、ドラム主室は、小さな小室（すなわち、後部小室）（１０ｃ）と、フィルタ壁（２８）とドラム前壁（１０ａ）との間に広がる、大きな小室（すなわち、前部小室）（１０ｄ）とに区分される。開口部（１２）によって、処理しようとする（細片）材料を装入することができる前部小室（１０ｄ）中にアクセスする。フィルタ（２８）の目的は、ゴム細片が後部小室ポケット（１０ｃ）に到達し、フィルタエレメント（２６）を有する収集ユニット周囲のフィルタエレメント（OMNIfilter（登録商標）様フィルタ）（２７）を損傷させるのを防止することである。ガスおよび蒸気だけがフィルタ（２８）を通過できる。例えば、フィルタ（２８）は、小さい寸法の、複数の相対的に斜めの貫通孔を有する、いくつかの並置された多孔性プレ−トを備えることができる。例えば、３枚の重ね合わせたプレ−トが使用でき、第１のプレ−ト（壁（１０ａ）に面する）は１/８インチの孔を有し、第２のプレ−トは１/１６インチの孔を有し、また第３のプレ−ト（壁（１０ｂ）に面する）は、平らなより小さな孔、例えば１/３２インチ、を有する。固体粒子を後部小室ポケットに接近させることがなく、孔がガスを通過させ、流すように、プレ−トを配置している。したがって、孔間の有効な空間配置を設計して、大微粒子材料が通過するのを遮るが、液体がしみ込み、ガス状エマネ−ションが通過するのを許容している。
【００５１】
本発明によれば、発明を有効にするため使用する方法は、回転ドラム（１０）内部に、分解しようとする材料を装入すると同時に、所定体積の酸素親和性溶液を供給する段階を含む。例えば、前述の寸法を有するドラムについて、４０〜５０英ガロンの溶液を投入できる。工程の最初に加熱されて（１００℃で）、ドラム内で溶液は蒸発するであろう。反応器内部の圧力が（蒸気により）大気圧を超えているので、この段階では工程ポンプは始動しない。１ＰＳＩＧと１５ＰＳＩＧの間のドラム内の圧力範囲を維持する。また、ドラム（１０）から冷却器（２０）およびガス/液体（Ｇ/Ｏ）分離器（２２）へ、出口パイプ（１６）を通って蒸気（水および炭化水素からの）を移動させることが必要である。
【００５２】
ここで、酸素親和性溶液の目的が明らかになるであろう。実際、溶液が蒸発し始めると、溶液はドラム内部圧力の上昇に有効に貢献し、したがって、次に、主として差圧により、出口パイプ（１６）中への空気および蒸気の連続流を発生させるであろう。したがって、ドラム（１０）からパイプ（１６）中に、空気（酸素を含有する）が有効に排出されるであろう。
【００５３】
４０〜５０英ガロンの前記溶液は、約１１,０００から１３,５００立方フィ−トの蒸気を生成させる。上述の寸法を有するドラムは、約１,０００立方フィ−トの内部体積を有する。したがって、ドラム内に投入した液体から由来する蒸気の全体体積は、ドラム内部体積の約１１から１３倍に等しい。全溶液が蒸発すると直ぐに、酸素の内部濃度は約０．１％（装置内部の空気含量の）未満になり、したがって実質的に酸素のない環境が有効に作り出されるであろう。
【００５４】
パイプ（１６）で排気される酸素親和性蒸気は、冷却器（２０）内で凝縮され、分離器（２２）内で液相中に集められて、適切なタンク内に貯蔵し、次バッチに再使用されることになるであろう。タイヤゴム中に存在する一定量の集合水をとにかく収集しなければならないので、少なくともこの液体収集手段が存在しなければならない点に留意する必要がある。しかし、ゴムに含まれる湿分±３％（ｖ/ｖ）に由来するより大きい体積の水を収容するため、タンクはより大きくなければならない。
【００５５】
したがって、本発明によれば、密封された閉空間内において、その中に真空を作り出すことがなく、実質的に無酸素の（酸素のない）環境を作り出し得ることを理解することができる。主として、水および軽質炭化水素の蒸発時の差圧によって、ドラム（１０）から空気が排除される。本発明がないと、真空ポンプを利用しなければならず、このような装置を運転するのに要する電力は、工程のコストを上昇させる追加的な出費である。これに反して、本発明の酸素親和性溶液を蒸発させるのに必要なエネルギ−は、バ−ナにより提供され、バ−ナには、ドラム内部における材料の熱分解から得られる工程ガスが供給される。したがって、このエネルギ−源によれば、外部的出費を見込む必要がない。
[実施例１]
【００５６】
第２表に例示する下記の結果は、図１に例示する装置を用い、本明細書において開示している方法の一例である。空実験として、４０〜５０英ガロンの体積の新たに調製した酸素親和性溶液を、ドラム（１０）に導入した。その後、ドラムを密封した。ドラム（１０）内部の温度を１００℃に上昇させ、維持した。ドラム内部の酸素の濃度を、化学電池を使用する連続分析器により追跡した。欄２では、反応器内に最初含まれる空気の体積（全体空気含量の約２０.９％のＯ２すなわち、１５℃および１０１,３ｋＰａにおける体積％）を含有する）を例示しており、その体積は、欄３に見られるように、酸素親和性溶液蒸発物で漸次置き換えられている。見ることができるように、この実施例（第２表）から、１２.４分後、Ｏ２含有空気の体積は無視できる（０.１４７立方フィ−ト（ｆt３））。上述の条件を用い、酸素親和性溶液蒸発物で、空気を完全に置き換えるのに、１５分未満で済ませることができる。反応器内部には、スチ−ム（水蒸気）と、炭化水素蒸気（酸素親和性溶液に由来する）とが入っているだけなので、このような条件は、極めて安全と考えられる。作動すると、反応器内部が正圧となり、したがって空気の浸入を防止している。
【００５７】
【表２】
2004532121.tif 000004
【００５８】
[実施例２]
下記は、本明細書に記述する方法、および酸素親和性溶液を使用して、酸素のない環境が生成される米国特許第５，８２１，３９６号明細書中に記載される方法に基づく、改良されたバッチ方法の一例である。
【００５９】
長さ２０フィ−ト、および直径８フィ−トのドラム（１０）を使用した。タイヤ６００本に相当する６トン（１２０００ポンド）の中古ゴムタイヤを、約２インチ×２インチ片に切断し、タイヤ切断物として、反応器接近ドア（１４）を１２:００時の位置とし、静置反応器ドラムに装入した。反応器内部に、４５（英）ガロンの、水（合計体積の５６（ｖ/ｖ）％）と、アルコ−ル（合計体積の３６（ｖ/ｖ）％）と、短鎖炭化水素（Ｃ６およびＣ７炭化水素の混合物を含む、合計体積の７（ｖ/ｖ）％）と、ポリエチレン−（２０）−ソルビタン−モノオレエ−ト（０.２Ｌ、すなわち合計体積の１（ｖ/ｖ）％未満）とを含有する酸素親和性溶液を添加した。気密の形でドアを閉じた。次いで、温度１００℃以上において、０.７５ＲＰＭの低速でドラムを駆動した。この段階で、酸素親和性溶液は蒸気になり、蒸気はドラム内に入っている空気を集め（これは一部、水/アルコ−ルとＯ２との間の分子相互作用による可能性がある）、膨張によって、ドラムから持ち出す。第１のバッチ操作開始時に、容器からのプロパンガスを使用して、バ−ナ（２１）を始動した。バ−ナ容量の約５０％で１０分間加熱を行い、次いでバ−ナ容量の約９０％で連続３５分間加熱を行った。この時点で、酸素親和性溶液の蒸発が行われ始め、その蒸発がドラム外側から空気および酸素を引き込み、したがって所要の無酸素環境を作り出した。約２２５℃で開始される発熱反応がこれに続き、それにより加熱をバ−ナ容量の１０％に弱め、バルブを閉じて、それにより、二次的分解反応を積極的に防止し、また工程ガスおよび蒸気を生成させることにより、反応器の内部圧力を上昇させた。工程ガスおよび蒸気は、冷却器（２０）を通って放出され始め、またＧ/Ｏ分離器（２２）内で分離され始めて、オイルが容器（２３）に行き、また工程ガスが容器（２５）に行った。関連センサで測定し、炭素含量３５％（全炭素含量（Ｔ．Ｈ．Ｃ．）３５％）未満の工程ガスは、最初に、ソレノイドバルブを開くことによりフレア（５８）に用いられ、Ｔ．Ｈ．Ｃ．３５％（全炭素含量３５％）の分析値となった場合容器に用いられた。圧力センサが指示して、容器内に十分な工程ガスが蓄積されると、液体リングポンプを始動した。バ−ナ（２１）に工程ガスを供給し、バ−ナは、コンピュ−タで制御されるモ−タ駆動の蝶形バルブにより、１０％と全容量との間に調節した。
【００６０】
工程ガスの出力に対するオイルの最大出力を得るように、ドラム（反応器）（１０）内部の圧力は、水銀による７６０ｍｍと１２７７ｍｍの間に調節した。このようにするため、反応器の回転と加熱とを調節したが、バッチ操作の終わりにだけ、ガス出力を低下し始めた場合に、液体リングポンプを始動する必要があるので、調節を行った。温度センサで測定した冷却器（２０）入口における温度は、全体バッチ処理操作の間、４００℃と４９６℃の間で変動したが、他の温度センサで測定した冷却器（２０）の出口における温度は、４０℃と５２℃の間で変動した。
【００６１】
これらの圧力および温度条件、ならびに低ドラム回転速度も、分離した工程ガスの全炭化水素含量が、５０％（全炭素含量（Ｔ．Ｈ．Ｃ．）５０％）未満となるまで、保持し、この時点でドラムの回転を０.７５ＲＰＭから約８ＲＰＭに約４分間上げ、再び速度を０.７５ＲＰＭに低下させて、このサイクルを３回繰り返した。急速攪拌により、ドラム内の固体残留材料が、工程ガスを再び放出し始めた。第３の攪拌サイクルの終わりに、工程の全炭素含量が約１〜２％（Ｔ．Ｈ．Ｃ．）に低下した場合に、フレアを停止させた。
【００６２】
全体バッチ処理操作の間、バ−ナ（２１）からの排ガスを、それらの組成についてセンサにより監視し、環境的に受入れ可能な燃焼ガスを大気に放出するように、煙突蝶形バルブと、燃焼空気ファンとを連続的に調節した。
【００６３】
ドアが１２:００時の位置でドラムを停止させ、ドア（１４）を開き、ダミ−ドアに取り替えた。次いで、ダミ−ドアが６:００時の位置にくるまでドラム（１０）を回転させ、ダミ−ドアを取り外し、ドラム内のどんな粉末も大気に漏れ出るのを防止するように、真空掃除機の吸引管を、ドアから約１８インチの所に保持した。長さ約２６フィ−トの吸引管をドラム内に差し込み、ドラムの長さ方向に動かして、固体残留物、すなわち、分離器に送られているカ−ボンブラック粉末およびワイヤメッシュを吸い出し、それによりカ−ボンブラック粉末を回収した。ゴムタイヤからの鋼製ワイヤメッシュも回収した。
【００６４】
タイヤ１２,０００ポンドを処理する全バッチ処理時間は、約３時間２０分を要した。
【００６５】
処理したタイヤの合計重量の百分率の関数として表し、下記の成分が得られた:タイヤ１本当り約１.３米ガロンに相当する軽質オイル４７％、工程ガス１１％、カ−ボンブラック３２％、および鋼１０％。カ−ボンブラックは、例えば、写真コピ−機における乾式インキ、濾過剤、タイヤ製造、塗料および染料着色剤、人造大理石、およびプラスチックに使用するため販売できる品質のものであった。
【００６６】
オイル分析:商業的研究機関にオイル試料１点を提供し、下記のデ−タが得られた:１５℃における密度:９１８.３ｋｇ/ｍ３、熱量値１７６７.２ＢＴＵ/ｌｂ．、ケトン指数３４.５、４０℃における粘度３.９４ｃＳｔ、灰分０.０１１質量％。オイルを蒸留に提供した:初期沸点は６４℃であった。１３７℃で１０％のオイルを回収し、１７８℃で２０％、２２０℃で３０％、２５９℃で４０％、２９９℃で５０％、３３１℃で６０％、３５８℃で７０％、また３９９℃で９０％を回収した。４０２℃における９２％の回収時に分解が起こり、引火点が２２℃であり、Ｘ線分析により、硫黄含量０.５３質量％、および全ハロゲン含量７１３ｐｐｍを示した。
【００６７】
得られたカ−ボンブラックもまた、不純物について分析し、下記の結果であった:ヒ素１.７１ｍｇ/ｋｇ、カドミウム４.６０ｍｇ/ｋｇ、塩化物２２１０ｍｇ/ｋｇ、クロム９.５０ｍｇ/ｋｇ、水銀０.０５ｍｇ/ｋｇ未満、ニッケル１１.５ｍｇ/ｋｇ、鉛１４４ｍｇ/ｋｇ、硫黄３０ｇ/ｋｇ、および亜鉛４８５００ｍｇ/ｋｇ。８００℃で焼成すると、カ−ボンブラック試料の８３.９％のカ−ボンブラック減量があった。
【００６８】
バッチ処理操作中に反応器を加熱するのに要する工程ガスに対して過剰である、得られた工程ガスの１０から１５％が、燃料ガスとして販売できることを見出した。この中古タイヤリサイクル方法は、反応器からの取出しの間、カ−ボンブラックの漏れ出しが非常に容易に防止されることを見出したので、反応器周囲の大気を少しも汚染しなかった。
【００６９】
最初のバッチ処理操作の間、第２のバッチ操作、およびその後のバッチ操作用に十分な工程ガスが容器内に蓄積されるので、最初のバッチ操作の開始時だけにバ−ナ用供給源としてプロパンガスを使用する点に留意されたい。
【００７０】
施設の容量をほとんど倍増するように、４つの、煙突、バ−ナ（２１）、および直接付属装置を含む反応器（１０）を並列に設置して、単一の、冷却器（２０）、分離器（２２）、容器、ポンプ、および他の関連装置を含む処理装置にガスを排出することができることをも見出している。
【００７１】
反応器を加熱するのに要する工程ガスに加え、過剰の工程ガスは、例えば、スチ−ム生産用に、燃料として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の改良されたバッチ方法を実施する無酸素雰囲気を得るための、酸素親和性溶液を使用する熱分解装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  ドラム
１０ａ  前部
１０ｂ  後端壁
１０ｃ  反応器室の部分
１０ｄ  部分
１２  開口部
１４  ドア
１６  出口パイプ
１９  工程ポンプ
２０  冷却器
２１  バ−ナ
２２  相Ｇ/Ｏ分離器
２３  オイル貯蔵タンク
２５  工程ガスタンク
２７  フィルタエレメント
２８  フィルタ
３０  水タンク
５８  フレア
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年4月18日(2003.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス排気部品に結合された、密封容器の内部から酸素をパ−ジする方法であって、酸素親和性溶液の入った容器内部を所定温度まで加熱して、酸素親和性溶液が、前記ガス排気部品を通して容器内部から酸素を排出するのを誘発する段階を含む方法。
【請求項２】
前記ガス排気部品を通して排気されるガスを収集する段階をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記容器が反応器である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所定温度が、少なくとも１００℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記酸素親和性溶液が、前記反応器内に存在するガス状酸素（Ｏ２）の各４モルについて、１０モルの水（Ｈ２Ｏ）と、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、およびイソブタノ−ル、ならびに、それらの混合物からなる群から選択される４モルのアルコ−ルの比率を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記酸素親和性溶液が、６つ及び７つの炭素原子を有する炭化水素ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、２０％（ｖ/ｖ）以下の短鎖炭化水素と、２％（ｖ/ｖ）以下の非イオン界面活性剤とをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記酸素親和性溶液が、
ａ）水と、
ｂ）エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、およびイソブタノ−ル、ならびにこれらの混合物からなる群から選択されるアルコ−ルと、
ｃ）６つおよび７つの炭素原子を有する炭化水素ならびにそれらの混合物からなる群から選択される短鎖炭化水素と、
ｄ）非イオン界面活性剤であり、前記非イオン界面活性剤がポリエチレン−（２０）−ソルビタン−モノオレエ−トである非イオン界面活性剤と、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
水が５０〜６０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記アルコ−ルが３０〜４０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記短鎖炭化水素が０〜２０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記非イオン界面活性剤が０〜２％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
密封反応器内部の炭化水素含有材料を熱分解し、前記反応器がガス排気部品を備えるバッチプロセスであって、
ａ）反応器中に炭化水素含有材料を装入し、反応器を密封する段階と、
ｂ）前記反応器から酸素をパ−ジする段階と、
ｃ）前記反応器を所定温度に加熱して分解生成物を得る段階と、を含み、
パ−ジする段階が、反応器を密封する前に反応器に酸素親和性溶液を装入する段階と、密封反応器の内部を第１の所定温度まで加熱して、酸素親和性溶液が前記ガス排気部品を通して容器内部から酸素を排出するのを誘発する段階と、を含んだ改良点を備えるバッチプロセス。
【請求項１３】
前記分解生成物を回収する段階を含む、請求項１２に記載のバッチプロセス。
【請求項１４】
前記第１の所定温度が少なくとも１００℃である、請求項１２に記載のバッチプロセス。
【請求項１５】
前記酸素親和性溶液が、前記反応器内に存在するガス状酸素（Ｏ２）の各４モルについて、１０モルの水（Ｈ２Ｏ）と、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、およびイソブタノ−ル、ならびに、それらの混合物からなる群から選択される４モルのアルコ−ルの比率を含む、請求項１２に記載のバッチプロセス。
【請求項１６】
前記酸素親和性溶液が、６つおよび７つの炭素原子を有する炭化水素ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、２０％（ｖ/ｖ）以下の短鎖炭化水素と、２％（ｖ/ｖ）以下の非イオン界面活性剤とをさらに含む、請求項１５に記載のバッチプロセス。
【請求項１７】
前記炭化水素含有材料が、車両タイヤ、ゴム材料、ビニルポリマ−、スチレンポリマ−、エチレンポリマ−、合成繊維、家庭廃棄物、動物廃棄物、生物医学的廃棄物、植物、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１２に記載のバッチプロセス。
【請求項１８】
前記酸素親和性溶液が、
ａ）水と、
ｂ）エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ｎ−ブタノ−ル、およびイソブタノ−ル、ならびにこれらの混合物からなる群から選択されるアルコ−ルと、
ｃ）６つおよび７つの炭素原子を有する炭化水素ならびにそれらの混合物からなる群から選択される短鎖炭化水素と、
ｄ）非イオン界面活性剤であり、前記非イオン界面活性剤がポリエチレン−（２０）−ソルビタン−モノオレエ−トである非イオン界面活性剤と、を含む、請求項１２に記載のバッチプロセス。
【請求項１９】
水が５０〜６０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項１８に記載のバッチプロセス。
【請求項２０】
前記アルコ−ルが３０〜４０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項１８に記載のバッチプロセス。
【請求項２１】
前記短鎖炭化水素が０〜２０％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項１８に記載のバッチプロセス。
【請求項２２】
前記非イオン界面活性剤が０〜２％（ｖ/ｖ）の間の比率にある、請求項１８に記載のバッチプロセス。
【請求項２３】
ガス排気部品に結合された、密封容器の内部から酸素をパ−ジまたは放出する方法であって、パ−ジ物質の入った容器内部を所定温度まで加熱して、パ−ジ物質が、前記ガス排気部品を通して容器内部から酸素を排出するのを誘発する段階を含む方法。
【請求項２４】
前記ガス排気部品を通って排気される凝縮ガスを収集する段階をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記容器が反応器である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記パ−ジ物質が、固体パ−ジ物質、液体パ−ジ物質、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記所定温度が、前記パ−ジ物質がガスになる温度に一致する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
密封反応器内部の炭化水素含有材料を熱分解し、前記反応器がガス排気部品を備えるバッチプロセスであって、
ａ）反応器中に炭化水素含有材料を装入し、反応器を密封する段階と、
ｂ）前記反応器から酸素をパ−ジする段階と、
ｃ）前記反応器を所定温度に加熱して分解生成物を得る段階と
を含み、
パ−ジする段階が、反応器を密封する前に、反応器にパ−ジ物質を装入する段階と、密封反応器の内部を第１の所定温度まで加熱して、パ−ジ物質が、前記ガス排気部品を通して容器内部から酸素を排出するのを誘発する段階と、を含む改良点を備えるバッチプロセス。
【請求項２９】
前記分解生成物を回収する段階を含む、請求項２８記載のバッチプロセス。
【請求項３０】
前記炭化水素含有材料が、車両タイヤ、ゴム材料、ビニルポリマ−、スチレンポリマ−、エチレンポリマ−、合成繊維、家庭廃棄物、動物廃棄物、生物医学的廃棄物、植物、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項２８に記載のバッチプロセス。
【請求項３１】
前記パ−ジ物質が、固体パ−ジ物質、液体パ−ジ物質、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項２８に記載のバッチプロセス。
【請求項３２】
前記第１の所定温度が、前記パ−ジ物質がガスになる温度に一致する、請求項２８に記載のバッチプロセス。
【請求項３３】
炭化水素含有材料の熱分解に使用されるバッチプロセス用装置であって、フィルタ系が、前記反応器室と同軸で、後部小室と前部小室とを画定しており、また、ガス収集部品が前記後部小室の内部に位置している装置。
【請求項３４】
炭化水素含有材料の熱分解に使用されるバッチプロセス用改良装置であって、真空ポンプを備えていない装置。
【請求項３５】
炭化水素含有材料の熱分解用装置であって、
ａ）密閉可能な反応器室と、
ｂ）前記反応器室と同軸で、後部小室および前部小室を画定するフィルタと、
ｃ）排気部品と、
ｄ）密閉可能で、前記前部小室中へのアクセスを可能にする開口部と、
ｅ）前記開口部を密閉するためのドアと、
ｆ）前記反応器室を加熱するための加熱部品と、を含み、
前記送値が真空ポンプを備えていない装置。
【国際調査報告】
2004532121.tif 000037
2004532121.tif 000038
2004532121.tif 000039