(57)【要約】【課題】  分解効率の高い廃プラスチックの熱分解装置の提供。【解決手段】  多数の偏平なチューブ２を熱分解槽23の本体内部に配置し、各チューブ２間に移動軌跡がくるように多数の攪拌子４を揺動自在に配置する。【選択図】        図１
2007077305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱分解槽を構成する本体(1) と、
その本体(1) の内部を横断し、互いに平行に配置された複数のチューブ(2) と、
前記チューブ(2) の長手方向に直交して、前記本体(1) に貫通された駆動軸(3) と、
その駆動軸(3) に固定され、隣接する前記チューブ(2) 間に夫々の移動軌跡が位置する複数の攪拌子(4) と、を具備し、
前記駆動軸(3) が揺動駆動または回転駆動されると共に、夫々の前記チューブ(2) 内に加熱流体が流通し、前記本体(1) に廃プラスチックが収納される廃プラスチックの熱分解装置。
【請求項２】
請求項１において、
夫々の前記チューブ(2) は、偏平チューブからなり、各偏平チューブの断面の長軸が互いに平行に位置され、その長軸方向に平行に平板状の前記攪拌子(4) の平面が配置された廃プラスチックの熱分解装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記駆動軸(3) の両端部は、前記本体(1) の外側でパッキン(5) を介して軸受(6) に軸支された廃プラスチックの熱分解装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記駆動軸(3) の端部が、前記軸受(6) と本体(1) の外部との間に位置する熱応力吸収用のベローズ継手(7) に被嵌された廃プラスチックの熱分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃発泡スチロール等の廃プラスチックの熱分解装置に関し、その熱分解槽の内部を攪拌するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は既に、下記特許文献１に記載の廃プラスチックの熱分解装置を提案している。この装置は、軸線を水平に位置させた円筒状の熱分解槽の内部に溶液攪拌兼用の残渣掻き取りスクレーパを内装し、そのスクレーパを熱分解槽の内周面に沿って揺動させるものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４３２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献を含め、廃プラスチックの熱分解装置は装置本体の外周にヒータ等の加熱手段を設けたものであり、装置本体の内部の廃プラスチック溶融液を直接内部から加熱できるものではなかった。そのため、熱効率が悪い欠点があった。
そこで本発明は、内部の廃プラスチックを直接加熱する熱分解槽を提供すると共に、その内部を攪拌して熱分解を促進し得る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】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、熱分解槽を構成する本体(1) と、
その本体(1) の内部を横断し、互いに平行に配置された複数のチューブ(2) と、
前記チューブ(2) の長手方向に直交して、前記本体(1) に貫通された駆動軸(3) と、
その駆動軸(3) に固定され、隣接する前記チューブ(2) 間に夫々の移動軌跡が位置する複数の攪拌子(4) と、を具備し、
前記駆動軸(3) が揺動駆動または回転駆動されると共に、夫々の前記チューブ(2) 内に加熱流体が流通し、前記本体(1) に廃プラスチックが収納される廃プラスチックの熱分解装置である。
【０００６】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
夫々の前記チューブ(2) は、偏平チューブからなり、各偏平チューブの断面の長軸が互いに平行に位置され、その長軸方向に平行に平板状の前記攪拌子(4) の平面が配置された廃プラスチックの熱分解装置である。
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記駆動軸(3) の両端部は、前記本体(1) の外側でパッキン(5) を介して軸受(6) に軸支された廃プラスチックの熱分解装置である。
請求項４に記載の本発明は、請求項３において、
前記駆動軸(3) の端部が、前記軸受(6) と本体(1) の外部との間に位置する熱応力吸収用のベローズ継手(7) に被嵌された廃プラスチックの熱分解装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の廃プラスチックの熱分解装置は、複数のチューブ２が本体１の内部を横断し
、隣接するチューブ２間に移動軌跡がある攪拌子４を駆動軸３に取付け、駆動軸３を揺動駆動または回転駆動するように構成したから、熱効率がよく、本体１内で溶融した廃プラスチックを攪拌子４で効率良く攪拌し、熱分解を向上させることができる。それと共に、廃プラスチックの溶融液の滞留をなくし、本体１内に炭化物等が析出するのを抑制できる。
さらに、複数の攪拌子４の存在により、本体１内の溶融液量を低減させ、単位溶融液に対する入熱量を増加して、熱分解性能をその点からも向上できる。即ち、同一レベルの溶融液に対し溶融液量を低減させ、単位溶融液に対する入熱量を増加させ、熱分解性能を向上させ得る。そして、排出残渣の低減を図り得る。
さらには、攪拌子４の揺動または回転により熱分解反応を安定して起こさせることができる。
【０００８】
上記構成において、チューブ２を偏平チューブとし、平板状の攪拌子４をその偏平チューブの断面の長軸に平行に配置させたものにおいては、攪拌子４による攪拌効果が高く、熱交換が促進される。
上記構成において、駆動軸３の両端部を本体１の外側でパッキン５を介して軸受６に軸支したものにおいては、寿命の長い装置を提供できる。
上記構成において、駆動軸３の端部が軸受６と本体１の外部との間に位置する熱応力吸収用のベローズ継手７に被嵌されたものにおいては、さらに長寿命の熱分解装置を提供できる。
【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実施の形態につき説明する。
図１は本発明の廃プラスチックの熱分解装置の要部縦断面図であって、図３のＩ−Ｉ矢視断面図、図２はその攪拌装置39とチューブ２との関係を示す説明図、図３は図１の III− III矢視断面図である。また、図５は本発明の廃プラスチックの熱分解のシステムフロー図である。
【００１０】
この熱分解装置は、その熱分解槽23が図１および図３に示す如く、この例では横断面方形に形成されたタンクからなり、その上下両端がフランジを介して閉塞されると共に、その上端には熱分解された気体の排出部24が設けられている。また、本体１の下部には多数の偏平なチューブ２が図１および図３の如く、その長軸を互いに平行にして並列され、その両端が一対の薄肉のチューブプレート13に貫通し、その貫通部が液密にろう付けまたは溶接等の手段により固定されている。そしてチューブプレート13の周縁部は、厚肉の本体１の対向する側壁の貫通口40の口縁部に枠部14を介して溶接等の手段により接合されている。そしてその本体１の貫通口40には、ダクト12の一端が接続されている。
【００１１】
次に、本体１内にはチューブ２の長手方向に直交する方向に駆動軸３が貫通する。この駆動軸３は図２に示す如く、本体１の外部において基部９から支柱10を介して立ち上げられた軸受６にその両端部が軸支されている。なお、軸受６には本体１側にパッキン５が設けられ、本体１内の揮発成分が軸受６に浸入しないようにしている。さらに、軸受６と本体１との間にはベローズ継手７が設けられ、それが駆動軸３の外周を被嵌する。そして駆動軸３の図３における右端は、カップリング38を介して駆動源８の軸に連結されている。
【００１２】
本体１の内部において、駆動軸３には多数のアーム11の一端が固定され、そのアーム11の他端に攪拌子４が延在されている。攪拌子４は図１および図２に示す如く、平板状に形成され、それらが各チューブ２の横断面の軸線に平行で且つ、各チューブ２間に移動軌跡があるように配置されている。この例では駆動軸３は揺動駆動され、図１において実線の位置から各鎖線の位置に駆動源８を介して往復駆動される。そして本体１内には、廃プラスチックの溶融液が収納され、ダクト12を介して加熱流体15が各チューブ２に供給される。そして熱分解槽23内の廃プラスチックの溶融液16を熱分解し、排出部24からそれを外部に導く。
【００１３】
このとき、駆動軸３が往復駆動され攪拌子４が鎖線の範囲で揺動される。それにより、比較的粘性の高い溶融液16でも効率良く攪拌される。即ち、各チューブ２間に滞留しがちな溶融液16を揺動・攪拌して、溶融液16の各部を均一に加熱し熱分解する。
この例では、多数の偏平なチューブ２の集合体が本体１内に配置された熱交換器26を構成する。そしてチューブ２の外周に存在する溶融液16を直接加熱し、それを分解するものである。
加熱流体15は一例として、図５に示すごとく燃焼装置27から配管ｐを介して供給口31に供給される燃焼ガスを利用することができる。
【００１４】
図５は廃プラスチックの一例として、ポリスチレン溶融液を熱分解し、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のプロセスフロー図である。そしてこの例では、発泡ポリスチレンを減容処理して熱分解する例である。発泡ポリスチレンは粉砕機17で細かく粉砕され、粉砕されたポリスチレン片は管路ａ（ダクト型）から溶解槽18に供給される。溶解槽18には攪拌装置19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19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融液を生成する。
【００１５】
溶解槽18の下部には網体からなるストレーナ20が配置され、その二次側に管路ｃが連通する。溶解槽18のポリスチレン溶融液は、管路ｃからポンプ21で熱交換器22（エコノマイザー）に供給され、そこで熱分解槽23の排出部24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23の下方（底部付近）に設けた供給部25に供給される。熱分解槽23は周囲を断熱材で囲まれた閉塞型の槽より構成される。この熱分解槽23の内部には、前述の如く多数の偏平なチューブ２からなる熱交換器26が配置され、各チューブ２の内部に燃焼装置27からの加熱ガスが熱媒体として流通する。加熱ガスの温度は、好ましくは５５０℃〜６００℃程度とする。そのためには、加熱ガスの温度を検出しそれが設定範囲になるように調整弁Ｖ２を制御することが望ましい。
【００１６】
熱分解槽23の内部に滞留するポリスチレン溶融液の液面Ｓは、所定レベルに維持することが望ましい。そのポリスチレン溶融液は熱交換器26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、新しいポリスチレン溶融液は熱分解槽23の下方から連続的に供給される。そして攪拌翼４によって攪拌され、ポリスチレン溶融液の単位面積当たりの熱伝達量が大きくなる。
４００℃近い高温の分解ガスは、排出部24から管路ｅに流出し、熱交換器22でポリスチレン溶融液と熱交換して冷却し、さらに凝縮器28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29に回収される。生成槽29のスチレン含有液はポンプ30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。
【００１７】
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27に燃料として供給する。燃焼装置27では、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31を経て熱交換器26の各チューブに分配供給される。
なお、ポンプ41を運転することにより生成槽29のスチレン含有液の一部を管路ｏから溶解槽18に溶剤として戻すことができる。加熱ガスは熱交換器26の各チューブを通過する間にポリスチレン溶融液と熱交換して温度低下し、排出口32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33（レキュパレータ）で冷却されて外部に排出する。一方、外部空気がブロワ34により管路ｌから熱交換装置33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から燃焼装置27に燃焼用空気として供給される。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。
【００１８】
ポリスチレン溶融液には、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23の底部に滞留してくるので、残渣排出手段36により随時排出する。残渣排出手段36は熱分解槽23の底部に設けた排出口35と、排出口35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23に滞留する分解残渣は排出口35から管路ｎを経て残渣回収槽37に排出する。
【００１９】
次に、図４は本発明の廃プラスチックの熱分解装置の第２の実施の形態を示す縦断面図であって、図１のそれに対応したものである。
この例が図１のそれと異なる点は、攪拌装置39における駆動軸３の位置である。即ち、この例では駆動軸３は本体１内の中心ではなく、本体１内面の一方寄りに寄せられた位置にある。そしてその位置から鎖線の位置まで揺動して往復駆動されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の廃プラスチックの熱分解装置は、廃プラスチックを熱分解して凝縮し、スチレン等の含有液を回収するために利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の廃プラスチックの熱分解装置の要部縦断面図であって、図３のＩ−Ｉ矢視断面図。
【図２】同装置の攪拌装置39とチューブ２との関係を示す説明図。
【図３】図１の III− III矢視断面図。
【００２２】
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す縦断面図であって、図１のそれに対応するもの。
【図５】本発明の熱分解装置を組み込んだスチレン含有液回収システムのプロセスフロー図。
【符号の説明】
【００２３】
１  本体
２  チューブ
３  駆動軸
４  攪拌子
５  パッキン
６  軸受
７  ベローズ継手
８  駆動源
９  基部
10  支柱
【００２４】
11  アーム
12  ダクト
13  チューブプレート
14  枠部
15  加熱流体
16  溶融液
17  粉砕機
18  溶解槽
19  攪拌装置
20  ストレーナ
【００２５】
21  ポンプ
22  熱交換器
23  熱分解槽
24  排出部
25  供給部
26  熱交換器
27  燃焼装置
28  凝縮器
29  生成槽
30  ポンプ
【００２６】
31  供給口
32  排出口
33  熱交換装置
34  ブロワ
35  排出口
36  残渣排出手段
37  残渣回収槽
38  カップリング
39  攪拌装置
40  貫通口
41  ポンプ
Ｓ  液面
Ｖ１〜Ｖ３  調整弁
ａ〜ｐ  管路
【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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