(57)【要約】【課題】スラリーの同伴排出への対処に制限されることなく、冷却効率を最適化できるように開閉弁の開度を適切に調整することができるプラスチックの分解装置を提供する。【解決手段】プラスチック５０と流体５１とを分解槽２に投入し、分解槽２内の流体５１を亜臨界または超臨界状態にしてプラスチック５０を分解した後、分解槽２に連通する蒸気排出配管２０に設けられた開閉弁２２を開放して蒸気５１ａを排出し、これにより分解槽２内の流体５１を冷却するプラスチックの分解装置１であって、蒸気排出配管２０における分解槽２と開閉弁２２との間に、その内部空間の断面積Ａ１が蒸気排出配管２０の流路断面積Ａ２よりも大きい貯留槽２１が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックと流体とを分解槽に投入し、分解槽内の流体を亜臨界または超臨界状態にしてプラスチックを分解した後、分解槽に連通する蒸気排出配管に設けられた開閉弁を開放して蒸気を排出し、これにより分解槽内の流体を冷却するプラスチックの分解装置であって、蒸気排出配管における分解槽と開閉弁との間に、その内部空間の断面積が蒸気排出配管の流路断面積よりも大きい貯留槽が設けられていることを特徴とするプラスチックの分解装置。
【請求項２】
開閉弁を閉止状態としたプラスチックの分解処理時には冷却機能を停止し、開閉弁の開放時に冷却機能を作動して貯留槽内を冷却する冷却装置を備えることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックの分解装置。
【請求項３】
冷却装置は、分解槽から蒸気排出配管を通じて貯留槽内に到達した蒸気の一部が凝縮して液化するように貯留槽内を冷却することを特徴とする請求項２に記載のプラスチックの分解装置。
【請求項４】
貯留槽は、分解槽の上方に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載のプラスチックの分解装置。
【請求項５】
蒸気排出配管は、貯留槽の底部から貯留槽内に突出して設けられていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか一項に記載のプラスチックの分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックの分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
破砕した粉粒状のプラスチックを分解槽内で亜臨界または超臨界状態の流体により分解する場合、これらの混合物はスラリーとなるが、スラリーを高温高圧で送液するポンプが高価であり、さらに固形物により部品が磨耗するなどポンプの耐久性に問題があることや、分解性能を確保しつつ分解槽に残留した未反応固形物の全量を排出することが困難であることから、連続的に原料を分解槽に供給し、かつ連続的に分解液を分解槽から排出することは難しい。
【０００３】
特に、分解対象のプラスチックがＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）である場合、比重の大きいガラス繊維や炭酸カルシウムなどの無機物成分が生じるため、沈降性の高いこれらの成分を排出することが困難になる。
【０００４】
このような点から、ＦＲＰなどのプラスチックの亜臨界または超臨界状態の流体による分解処理には、回分式の分解槽が用いられている（特許文献１参照）。回分式はバッチ処理であり、分解槽に投入した原料は、バッチの反応後、分解槽からそのまま全量が取り出される。分解処理時における分解槽内は、流体を亜臨界または超臨界状態にするため高温高圧の状態にあり、分解液を分解槽から取り出すときには分解液を常温まで冷却し、常圧まで減圧する必要がある。
【０００５】
従来、分解処理後に分解液を短時間で冷却するために、亜臨界または超臨界状態の分解温度からフラッシュ冷却により分解槽内が大気圧以下になるまで分解液温度を低下させ、次いで分解槽からの排出を行っている。すなわち、分解槽に連通する蒸気排出配管に設けられた開閉弁（フラッシュ弁）を開放してフラッシュ蒸気を分解槽外の低圧の系統に放出し、そのときの気化熱により分解槽内の分解液を冷却するようにしている。
【特許文献１】国際公開第２００４／０４１９１７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フラッシュ蒸気による温度低下を促進するためには、開閉弁の開度を大きくし、蒸気の発生量を増大させる必要があるが、開閉弁の開度を急激に上げるとフラッシュ蒸気と共にスラリーが蒸気排出配管に流れ込み、開閉弁から排出される場合がある。このようにスラリーがフラッシュ蒸気に同伴されて蒸気排出配管に流れ込み開閉弁から排出されると、開閉弁の弁体が損傷し、あるいは蒸気排出配管の閉塞を引き起こす可能性があるため、開閉弁の開放操作はスラリーの同伴排出を抑制するように行わなければならず、開閉弁の操作速度には制約があった。
【０００７】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、スラリーの同伴排出への対処に制限されることなく、冷却効率を最適化できるように開閉弁の開度を適切に調整することができるプラスチックの分解装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
【０００９】
第１に、本発明のプラスチックの分解装置は、プラスチックと流体とを分解槽に投入し、分解槽内の流体を亜臨界または超臨界状態にしてプラスチックを分解した後、分解槽に連通する蒸気排出配管に設けられた開閉弁を開放して蒸気を排出し、これにより分解槽内の流体を冷却するプラスチックの分解装置であって、蒸気排出配管における分解槽と開閉弁との間に、その内部空間の断面積が蒸気排出配管の流路断面積よりも大きい貯留槽が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
第２に、上記第１のプラスチックの分解装置において、開閉弁を閉止状態としたプラスチックの分解処理時には冷却機能を停止し、開閉弁の開放時に冷却機能を作動して貯留槽内を冷却する冷却装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
第３に、上記第２のプラスチックの分解装置において、冷却装置は、分解槽から蒸気排出配管を通じて貯留槽内に到達した蒸気の一部が凝縮して液化するように貯留槽内を冷却することを特徴とする。
【００１２】
第４に、上記第２または第３のプラスチックの分解装置において、貯留槽は、分解槽の上方に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
第５に、上記第１ないし第４のいずれかのプラスチックの分解装置において、蒸気排出配管は、貯留槽の底部から貯留槽内に突出して設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記第１の発明によれば、蒸気排出配管における開閉弁の上流の位置に、大容量の貯留槽を設けたので、フラッシュ蒸気に同伴されて分解槽内からスラリーが排出された場合であっても、スラリーは貯留槽に留まりその先にある開閉弁を通過することが防止されるので、スラリーの同伴排出への対処に制限されることなく、冷却効率を最適化できるように開閉弁の開度を適切に調整することができる。
【００１５】
上記第２の発明によれば、冷却装置を設けて開閉弁の開放時に貯留槽内を冷却するようにしたので、上記第１の発明の効果に加え、分解槽から蒸気排出配管を通じて貯留槽内に到達した蒸気の一部が凝縮して液化され、この凝縮液が再び蒸気排出配管を通じて分解槽内に戻るときに、蒸気排出配管を洗浄してスラリー固形分の付着および蒸気排出配管の閉塞を防止することができる。
【００１６】
さらに、開閉弁を閉止状態としたプラスチックの分解処理時には冷却機能を停止し、開閉弁の開放時にのみ冷却機能を作動させる構成としたので、分解処理時における分解槽の加熱効率を向上させることができる。
【００１７】
上記第３の発明によれば、冷却装置によって、分解槽から蒸気排出配管を通じて貯留槽内に到達した蒸気の一部を凝縮して液化するようにしたので、上記第２の発明の効果に加え、この凝縮液が再び蒸気排出配管を通じて分解槽内に戻るときに、蒸気排出配管を洗浄してスラリー固形分の付着および蒸気排出配管の閉塞を効率良く防止することができる。
【００１８】
上記第４の発明によれば、貯留槽を分解槽の上方に配置したので、上記第２および第３の発明の効果に加え、冷却装置によって液化された凝縮液が、自重により再び蒸気排出配管を通じて分解槽内に戻り、これにより蒸気排出配管を洗浄してスラリー固形分の付着および蒸気排出配管の閉塞をさらに効率良く防止することができる。
【００１９】
上記第５の発明によれば、蒸気排出配管を、貯留槽の底部から貯留槽内に突出して設けたので、蒸気に同伴されて貯留槽内に入り込んだスラリーが貯留槽内に留まり、上記第１ないし第４の発明の効果に加え、蒸気排出配管の閉塞をさらに防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるプラスチックの分解装置の概略構成を示した図である。このプラスチックの分解装置１は、耐圧を有する円筒形の分解槽２を備えており、分解槽２内の流体５１が亜臨界状態になる温度と圧力を維持し、この亜臨界状態の流体５１を反応触媒として粉粒状のプラスチック５０の分解を行うものである。本実施形態では分解対象のプラスチック５０として不飽和ポリエステル樹脂を用い、流体５１として水を用いている。
【００２１】
分解槽２は、その上部に分解槽２内の圧力を検知する圧力検知器１５が設けられており、さらに分解槽２の上部には、安全弁１６が接続されている。分解槽２の外周の下部には、ヒーターや熱媒ジャケットを有する加熱装置１４が設けられており、さらに分解槽２には、分解槽２内に差し込む形態で温度検知器１７が設けられている。温度検知器１７で分解槽２内の温度を検知しながら加熱装置１４で分解槽２内を加熱することにより、検知される温度に基づいて加熱装置１４を制御して最適温度で加熱を行うようにしている。
【００２２】
分解槽２には、分解槽２内に投入されるプラスチック５０と流体５１を混合する攪拌装置１０が設けられている。攪拌装置１０は、分解槽２内を垂下する回転軸１２と、回転軸１２に取り付けられた攪拌翼１３を備えており、分解槽２の上部に設けたモータ１１で回転軸１２を回転駆動することにより、分解槽２内のプラスチック５０と流体５１を攪拌混合する。
【００２３】
分解槽２には、原料供給配管４０を介して前処理槽４１が接続されている。前処理槽４１にはプラスチック５０を粉砕した粉粒体と流体５１が投入され、攪拌装置４２により十分に攪拌することによりスラリー状にした後、このスラリーを送液ポンプ４３で原料供給配管４０を通じて分解槽２に供給するようにしている。
【００２４】
分解処理対象のプラスチック５０の粉粒体は、分解槽２内における粉粒体の沈降や、加熱時における分解槽２の内面への粉粒体の固着を防止し、粉粒体の流体５１に対する攪拌混合性を高めて反応効率を向上させる点から、最大粒子径が３０ｍｍ以下になるように粉砕したものであることが好ましい。
【００２５】
分解槽２の上部には、蒸気排出配管２０の一端が接続されており、蒸気排出配管２０の他端は凝縮器２４に接続されている。そして蒸気排出配管２０の途中には、開閉弁２２（フラッシュ弁）が設けられており、分解反応終了後に開閉弁２２を開放することによって、流体５１のフラッシュ蒸気が開閉弁２２から排出されて、分解槽２内の流体５１が気化熱により迅速に冷却される。
【００２６】
開閉弁２２は、全開口面積に対する開口度合い、すなわち開度を連続的に調整し、所望の開度に保持できるようになっている。この開閉弁２２と、分解槽２に設置された圧力検知器１５および温度検知器１７はそれぞれ、ＣＰＵなどを備えた制御装置６０に電気的に接続されており、制御装置６０は、圧力検知器１５により検知される分解槽２内の圧力と、温度検知器１７により検知される分解槽２内の温度に応じて開閉弁２２の開度を調整し、これにより分解槽２から排出される蒸気の量が調整される。
【００２７】
分解槽２から上方に延びる蒸気排出配管２０の途中には、開閉弁２２の上流の位置に貯留槽２１が設けられている。貯留槽２１は、蒸気排出配管２０を通じて下方の分解槽２と連通しており、図２に拡大して示したように、貯留槽２１の内部空間における幅方向の断面積Ａ１は、蒸気排出配管２０の管路断面積Ａ２よりも大きくされている。蒸気排出配管２０は、貯留槽２１の底部２１ａから貯留槽２１の内部に突出してその開放端部２０ａが貯留槽２１の内部に位置するように設置されている。
【００２８】
この貯留槽２１を設けることにより、分解槽２におけるプラスチック５０の分解処理後に、制御装置６０の制御に基づいて開閉弁２２を開放して分解槽２内をフラッシュ冷却するときに、図２に示すように分解槽２内から蒸気排出配管２０を通じて蒸気５１ａと共にスラリー５２が排出された場合でも、スラリー５２は貯留槽２１に留まり貯留槽２１から先の蒸気排出配管２０を通過することがなく、したがって貯留槽２１から先の蒸気排出配管２０に設けられた開閉弁２２に到達することが防止される。そのため、スラリー５２による開閉弁２２の弁体の磨耗や蒸気排出配管２０の閉塞を防止することができる。
【００２９】
さらに、圧力検知器１５により検知される分解槽２内の圧力と、温度検知器１７により検知される分解槽２内の温度に応じた制御装置６０による開閉弁２２の開度の調整操作を、スラリー５２の同伴排出への対処に制限されることなく、分解槽２の冷却効率を最適化するように行うことができる。
【００３０】
図２に示すように、貯留槽２１には、冷媒の循環により貯留槽２１内を冷却する冷却装置２３が設けられている。冷却装置２３は、フラッシュ冷却の際に開閉弁２２を開放したときに、蒸気排出配管２０を通じて貯留槽２１に到達した蒸気５１ａおよびスラリー５２を冷却する。これにより、貯留槽２１に到達した蒸気５１ａの一部は凝縮されて液体になり、貯留槽２１の底部２１ａに溜まった液がオーバーフローして蒸気排出配管２０を通じて下方の分解槽２内に戻る。そしてこの凝縮液は、自重により分解槽２内に戻るときに、蒸気排出配管２０に付着したスラリー５２の固形分を洗浄する。
【００３１】
また、蒸気排出配管２０が貯留槽２１の底部２１ａから貯留槽２１の内部に突出して設けられていることにより、貯留槽２１内に入ったスラリー５２が分解槽２に戻るのを防止し、これによりスラリー５２の固形分による蒸気排出配管２０の閉塞をさらに防止するようになっている。
【００３２】
冷却装置２３は、制御装置６０に電気的に接続されており、制御装置６０により冷媒の循環を制御することで冷却の開始と停止を制御できるようになっている。すなわち、分解槽２が加熱されている分解処理時には、制御装置６０は冷却装置２３の冷却機能を停止し、分解処理後、開閉弁２２を開いてフラッシュ冷却を開始すると同時に冷却機能を起動させる。このように冷却装置２３を制御することで、分解処理時における分解槽２の加熱効率を向上させることができる。
【００３３】
図１に示すように、分解槽２の底部にはスラリー排出配管３０が接続されており、分解槽２において分解処理を行い、フラッシュ冷却によって分解槽２内のスラリーを減圧、冷却した後、スラリー排出配管３０の途中に設けられた開閉弁３１を開放することにより、プラスチック５０の分解物を含有するスラリーは、スラリー排出配管３０を通じて排出され、スラリー回収槽３２に回収される。
【００３４】
以上の構成を備えたプラスチックの分解装置１を用いて、次のようにしてプラスチック５０の分解および回収を行う。まず、図１に示すように、プラスチック５０と流体５１を前処理槽４１に投入して十分に攪拌混合しておき、このスラリーを送液ポンプ４３で原料供給配管４０を通じて分解槽２に供給する。次いで分解槽２を密閉状態にし、プラスチック５０と流体５１を攪拌装置１０で攪拌しながら加熱装置１４で加熱する。分解槽２は密閉状態とされているため、分解槽２の内圧は液温の飽和蒸気圧に一致しながら上昇していく。
【００３５】
そして、温度検知器１７で分解槽２内の温度を検知し、圧力検知器１５で分解槽２内の圧力を検知しながら加熱装置１４で加熱を行い、検知された温度と圧力に応じて加熱を制御することにより、分解槽２内の流体５１が亜臨界状態になる温度と圧力を維持し、この流体５１を反応触媒としてプラスチック５０を分解する。たとえば、プラスチック５０として不飽和ポリエステル樹脂を用い、流体５１として水を用いた本実施形態では、プラスチック濃度１０〜５０質量％、分解温度１８０〜２６０℃に調整し、水を亜臨界状態に維持して３０分〜４時間反応させることにより、不飽和ポリエステル樹脂をエステル交換させ、スチレン−マレイン酸共重合体や多価アルコールなどのモノマーに加水分解することができる。分解処理により、プラスチック５０の８０質量％以上が溶解成分となる。
【００３６】
このように分解槽２内でプラスチック５０を亜臨界状態の流体５１を反応液として分解した後、圧力検知器１５および温度検知器１７からの信号に基づく制御装置６０の制御により、開閉弁２２の開度を調整しながら開閉弁２２を開放し、開閉弁２２から流体５１の蒸気を放出させ、分解槽２内の圧力を減圧していく。これにより、流体５１の気化熱によって分解槽２内の流体５１の温度が下がるので、分解槽２内の冷却を自然放冷よりも短時間で行うことができる。
【００３７】
また、制御装置６０は、開閉弁２２を開放すると同時に冷却装置２３を起動して貯留槽２１の冷却を開始させる。これにより、分解槽２から放出された蒸気の一部が貯留槽２１内で凝縮し、この凝縮水が蒸気排出配管２０を通じて下方の分解槽２に戻るときに、蒸気排出配管２０内のスラリー固形分を洗浄する。
【００３８】
開閉弁２２から放出された蒸気は、蒸気排出配管２０を通じて凝縮器２４に送られる。凝縮器２４には冷却水などの冷媒が循環させてあり、当該蒸気は冷却により液化された後、凝縮水回収槽２５に回収される。
【００３９】
このようにして分解槽２内の流体５１を冷却し、分解槽２内の圧力が常圧またはその付近になった時点でスラリー排出配管３０の開閉弁３１を開き、スラリー排出配管３０を通じてプラスチック５０の分解物を含有するスラリーを分解槽２から排出し、スラリー回収槽３２に回収する。
【００４０】
以上に、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。たとえば、分解対象のプラスチック５０としては、各種の熱硬化性樹脂などを用いることができ、分解反応に用いる流体５１としては、水に他成分を混合したものやアルコールなどを用いてもよい。流体５１による分解反応は、流体５１を超臨界状態にして行うようにしてもよい。
【００４１】
貯留槽２１の構造は、本発明の効果を有する範囲内において適宜のものとすることができ、たとえば、蒸気排出配管２０を貯留槽２１の底部２１ａから貯留槽２１の内部に突出させずに、貯留槽２１の底面と接続して設けるようにしてもよい。この場合、冷却装置２３で上記と同様に貯留槽２１を冷却すると、貯留槽２１に到達した蒸気５１ａが冷却され、その一部は凝縮されて液体になり、蒸気排出配管２０を通じて下方の分解槽２内に戻る。そして、この凝縮液が自重により分解槽２内に戻るときに、蒸気排出配管２０に付着したスラリー５２の固形分を洗浄することができる。
【００４２】
また、冷却装置２３は、本発明の効果を有する範囲内において適宜のものとすることができ、冷媒循環式以外のものを用いてもよい。
【００４３】
分解槽２内へのプラスチック５０と流体５１の供給は、場合に応じて、前処理槽４１を用いずにプラスチック５０と流体５１を別々に分解槽２内へ供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態におけるプラスチックの分解装置の概略構成を示した図である。
【図２】貯留槽の周辺を拡大して示した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１      プラスチックの分解装置
２      分解槽
２０      蒸気排出配管
２１      貯留槽
２１ａ    底部
２２      開閉弁
２３      冷却装置
５０      プラスチック
５１      流体
５１ａ    蒸気
Ａ１      貯留槽の内部空間の断面積
Ａ２      蒸気排出配管の流路断面積
【図１】
2009051968.tif 000003
【図２】
2009051968.tif 000004