JP3010252U - スチロール樹脂の加熱分解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スチロール樹脂の溶液を加熱分解する装置に
おいて、熱を効率良く溶液に与えて分解反応を促進させ
るとともに、加熱炉内から分解反応後の気体のみを効率
的に取り出すことのできる装置を得る。 【構成】 加熱炉１の炉壁１０には熱交換器１４が固着
され、この熱交換器１４に導入管１５が接続されてい
る。熱交換器１４の流通路１４ｃは導入口１６に接続さ
れ、溶液が炉内に導入される。加熱炉１の上部には気体
導出部２７が形成され、その入口が小径の気体導出口２
７ａとなっている。気体導出部２７内にはヒータ３０が
配置され、温度センサ３２の測定温度により制御されて
いる。炉壁１０の側面には液位柱１７が取付けられ、そ
の内部に金属球１７ａが収容され、静電容量センサ２
４，２５，２６により液位が測定され、設定された所定
範囲内の液位に保持される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はスチロール樹脂の加熱分解装置に係り、特にスチロール樹脂を溶剤中 に溶解させた溶液を加熱分解することによりスチレンモノマーを回収するための 装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、スチロール樹脂、例えば発泡スチロールを廃棄処理するために、樹脂を 加熱することにより減容し、圧縮して廃棄、焼却する等の方法がとられている。 しかし、この処理方法では、スチロール樹脂の再利用ができない上に、廃棄物や 焼却煙が発生して環境を汚染する原因になるという問題がある。

【０００３】 そこで、スチロール樹脂を溶剤中に溶解させた溶液を加熱して、溶液中に溶解 したポリスチレンをスチレンモノマーに分解する方法がある。この方法は、加熱 炉内でポリスチレンの分解反応を生じさせながら、分解したスチレンモノマーを 気体として取り出し、この気体を凝縮して液体とするものである。この方法によ れば、スチロール樹脂をスチレンモノマーに戻すことができるため、スチロール 樹脂の原料として再び使用したり燃料として用いたりすることができ、資源の有 効な再利用を行うことができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記スチロール樹脂の加熱分解方法においては、ポリスチレン を溶解させた溶液を高温になるまで加熱する必要があるとともに、高温まで加熱 してもポリスチレンの分解反応の効率は必ずしも良くないために、大量のエネル ギーと長い処理時間が必要になるという問題がある。 また、上記溶液の加熱分解反応においては加熱炉内に泡が生じ、この泡が上昇 して凝結器内に侵入することにより、未分解の溶液を含む液体が回収されてしま うという問題もある。 そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、熱を効率良く 導入溶液に与えて分解反応を促進させるとともに、加熱炉内から分解反応後の気 体のみを効率的に取り出すことのできるスチロール樹脂の加熱分解装置を得るこ とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案が講じた手段は、スチロール樹脂を溶剤に溶 解させて形成した溶液を導入して加熱分解するための加熱炉と、該加熱炉から発 生する気体を凝縮してスチレンモノマーを取り出す凝縮器とを備えたスチロール 樹脂の加熱分解装置において、前記加熱炉には、加熱により発生する気体を前記 凝縮器に導く気体導出口を設け、該気体導出口には、前記気体導出口近傍の雰囲 気温度を計測する温度センサと、該温度センサの測定温度に応じて前記気体導出 口近傍の雰囲気を加熱するためのヒータとを備えるものである。

【０００６】 ここで、前記気体導出口の外側に気体導出部を設け、該気体導出部の内部に前 記ヒータを配置することが好ましい。

【０００７】 この場合において、前記気体導出部の径に対して前記気体導出口の径を小さく 形成することが望ましい。

【０００８】 ここで、前記加熱炉における前記溶液の導入部には、炉壁外面上に接触形成さ れた熱交換器を設け、前記溶液が該熱交換器の内部を通過した後に前記加熱炉内 に導入されるように構成することが好ましい。

【０００９】 この場合には更に、前記熱交換器を、少なくとも一方に溝部を形成した２つの ブロックを衝合させて、該溝部により前記溶液の流通路が構成されるものとし、 前記ブロックの一方を前記炉壁外面に接触させることが望ましい。

【００１０】 また、前記加熱炉内に連通し前記加熱炉の外部において垂直方向に延伸した透 光性材から成る液位柱を設け、該液位柱の周囲に静電容量式センサを少なくとも 前記加熱炉内における前記溶液の上限設定位置及び下限設定位置に対応させて配 置し、前記液位柱の内部には前記溶液中において浮遊し得るように構成された金 属体を収容することが好ましい。

【００１１】

【作用】

請求項１によれば、気体導出口の近傍に雰囲気を加熱するヒータを設けたこと により、加熱炉内で気化した気体の温度低下を来すことなく確実に凝縮器へと導 出することができるとともに、加熱炉内で発生した泡の上昇を抑制し、未分解の 溶液が凝縮器内に侵入することを防止できるので、効率良くスチレンモノマーの 回収を行うことができる。

【００１２】 請求項２によれば、気体導出口の外側に気体導出部を設けて、この内部にヒー タを配置することにより、炉温に対して気体導出部の温度の制御性を向上させる ことができる。

【００１３】 請求項３によれば、気体導出口の径を気体導出部よりも小さくすることにより 、気体導出部の温度の制御性をさらに向上させることができるとともに、炉内で 発生した泡を気体導出口の縁部においてくい止めることができる。

【００１４】 請求項４によれば、熱交換器を設けることにより、溶液を予め加熱炉から漏れ る熱によって加熱してから炉内に導入することができるので、熱を効率良く利用 できるとともに炉温を安定させることができる。

【００１５】 請求項５によれば、２つのブロックを衝合させることで熱交換器を構成するこ とにより、炉壁からの熱伝導性が向上するとともに、ブロックを相互に離反させ るだけで内部の清掃、修繕等ができるので、メンテナンス時の作業性を向上させ ることができる。

【００１６】 請求項６によれば、液位柱と静電容量式センサの組み合わせで炉内の液位を制 御する場合に、液位柱の内部に浮遊しうる金属体を収容することにより、液位の 視認性が向上するとともに、センサの検出精度が向上し、センサを液位柱から離 反させることができるので、加熱炉の高温からセンサを保護することができ、セ ンサの検出確度及び耐久性の向上を図ることができる。

【００１７】

【実施例】

次に、図面を参照して本発明に係るスチロール樹脂の加熱分解装置の実施例を 説明する。この実施例は、スチロール樹脂を溶解させた溶液を導入して加熱分解 処理を施す図１に示す加熱炉１と、加熱炉１において分解され気化したスチレン モノマーを冷却することにより液化して回収する図２に示す凝縮器２を含む回収 系とから概略構成される。

【００１８】 加熱炉１は周囲を円筒状の炉壁１０で囲まれており、該炉壁１０の底面には、 多数のヒータ１１ａをそれぞれ垂直姿勢となるように環状に配列させて取付けた 加熱板１１が下方から挿入された状態で固定されている。加熱板１１の中央部に は炉内の残渣を排出するためのドレン１２が設けられ、ここにバルブ１３が取付 けされている。

【００１９】 加熱炉１の導入部には、炉壁１０の外面上に固着された熱交換器１４が設けら れている。この熱交換器１４の入口は導入管１５に接続され、出口は加熱炉１の 導入口１６に接続されている。熱交換器１４は、それぞれ蛇行した形状に形成さ れた溝部を内面上に備える２枚のブロック板１４ａ，１４ｂを張り合わせて成り 、ブロック板１４ａは炉壁１０の外面上に固着されている。ブロック板１４ａと １４ｂとを張り合わせることにより、それぞれに形成されている上記一対の溝部 が蛇行した流通路１４ｃを構成するようになっている。なお、上記２枚のブロッ ク板には共に溝部が形成されているが、どちらか一方のみに溝部が形成されてい ても溶液の流通路を構成することは可能である。

【００２０】 加熱炉１の外周上には、円筒状の透明ガラスからなる液位柱１７が取付けられ ており、この液位柱１７の内部は接続管１８，１９を介して加熱炉１の内部に連 通している。液位柱１７に沿って支柱２０が配設されており、この支柱２０には ホルダ２１，２２，２３が取付けられ、各ホルダには静電容量センサ２４，２５ ，２６が固定されている。なお、加熱炉１の炉壁１０は断熱材４０により完全に 包まれており、上記熱交換器１４も断熱材４０に被覆される。

【００２１】 加熱炉１における炉壁１０の上方には、加熱炉１よりもやや小径に形成された 気体導出部２７が形成され、この気体導出部２７の下部には気体導出部２７より もやや小径に形成された円形の気体導出口２７ａが設けられている。気体導出部 ２７の上端には導出管２８が接続されている。気体導出部２７には、図３にも示 すようにホルダ２９を介して一対のヒータ３０，３０がほぼ平行に気体導出部の 内部に突出するように取付けられている。気体導出部２７の上面部からは温度セ ンサ３１，３２が下方へ向けて炉内に挿入されている。温度センサ３１は加熱炉 １の内部まで挿入され、炉内の溶液の温度を測定する。また、温度センサ３２は 気体導出部２７の中心部まで挿入され、気体導出部２７の内部、即ち気体導出口 ２７ａの近傍の温度を測定する。

【００２２】 図２に示すように、導出管２８は加熱炉１に隣接配置された主液化コンデンサ ２に接続されている。主液化コンデンサ２は、副液化コンデンサ３に接続されて いるとともに、異常圧力減圧器４にも接続されている。副液化コンデンサ３と異 常圧力減圧器４の導出側は、垂直方向に伸びた縦管３３にそれぞれ接続されてお り、この縦管３３の下部寄りにストレーナ５が接続されている。縦管３３の上部 にはエキストラタンク６が取付けられ、このエキストラタンク６の出口は脱臭タ ンク７に接続されている。縦管３３とエキストラタンク６との接続部と、縦管３ ３とストレーナ５との接続部との中間位置には直通管３４が接続され、この直通 管３４は後述する生成液タンク８に直結されている。

【００２３】 縦管３３の下端部にはドレンプラグ３ａが取付けられ、ストレーナ５の下部に はドレンプラグ５ａ、エキストラタンク６にはドレンプラグ６ａ、脱臭タンク７ にはドレンプラグ７ａがそれぞれ設けられている。上記ストレーナ５の出口は、 直方体状の生成液タンク８に接続され、この生成液タンク８には、タンク内部に 配置された導出管を介して外部へ液を排出するための送りポンプ９が取付けられ ている。

【００２４】 次に、以上説明した構成から成る本実施例における処理過程について詳細に説 明する。本実施例は発泡スチロール等のスチロール樹脂（ポリスチレン）を含む 廃棄物を破砕してポリスチレンを溶剤に溶解させた溶液を加熱分解するものであ る。ここで、溶剤としては回収分に異物が混ざりにくい点でスチレンモノマーが 最も好ましいが、一般に芳香族系炭化水素油若しくは芳香族系炭化水素油を主成 分とする炭化水素油を使用できる。また、ポリスチレンを充分に溶解できるもの であれば他の溶剤を用いてもよい。

【００２５】 スチロール樹脂をスチレンモノマーに充分に溶解させた溶液を導入管１５を介 して熱交換器１４に注入し、流通路１４ｃを通して加熱炉１内に導入する。熱交 換器１４の流通路１４ｃを通過する溶液は炉壁１０を介して加熱された後に炉内 に進入する。炉内に導入された溶液は、ヒータ１１ａにより直接加熱されて１５ ０〜４５０℃の範囲内の所定値に設定された温度まで昇温される。

【００２６】 ポリスチレンは上記温度範囲でスチレンモノマーに加熱分解され、溶剤として 導入されたスチレンモノマーとともに気化する。加熱温度が高くなると分解反応 及び気化速度が向上するが、同時にスチレンの重合反応も進行し易くなり、高重 合度のポリスチレンが生成され、タール様に炉内に蓄積される。したがって、炉 温を上記範囲未満にすると分解及び気化が行われ難く原料成分の取り出しができ ない。また、炉温を上記範囲以上にすると高重合度のポリマーの発生により却っ て回収率が低下し、しかもポリマーの堆積により頻繁に炉内の清掃が必要になる という問題が生ずる。

【００２７】 炉内の液位は液位柱１７で確認できるとともに、液位柱１７の周囲に配設され た静電容量センサ２４，２５，２６により自動的に制御されるようになっている 。静電容量センサ２４は液位が下限設定位置まで低下したことを検知し、静電容 量センサ２５は液位が上限設定位置まで上昇したことを検知することにより、加 熱炉１内が所定の上下範囲内の液位に維持されるように構成されている。また、 静電容量センサ２６は何らかの原因で上記制御範囲内を脱して加熱炉内の液位が 異常に上昇したことを検知し、警報の発音、溶液導入の強制的停止、ヒータ電源 の停止等の非常処置を取らせるためのものである。

【００２８】 液位柱１７の内部には中空の金属球１７ａが収容されており、液位柱１７内の 液位により上下するようになっている。炉内の溶液は加熱分解されて気化する際 に大量の泡を発生させるので、液位柱１７の内部にも泡が発生して液面位置を正 確に知ることは殆ど不可能になる。しかし、この金属球１７ａを液位柱１７内に 収容することにより、液位が視認し易くなるとともに静電容量センサによる検出 が容易になり検出精度も向上する。したがって、内部に高温の溶液が存在する液 位柱１７から静電容量センサの検出面を離すことができるので、センサの長寿命 化を図る上で好都合である。

【００２９】 加熱炉１内で分解・気化されたスチレンモノマーは、気体導出部２７内でさら にヒータ３０により加熱されて導出管２８から主液化コンデンサ２に到達する。 このとき、ヒータ３０の加熱により、気体導出部２７の近傍で気体が凝結するこ とが防止され、一旦気化した気体を確実に導出管２８へ送り込むことができると ともに、気体の発生とともに生ずる泡の上昇を気体導出部２７の部分で抑制する 効果があるため、未分解の溶液成分が導出管２８を経て主液化コンデンサ２内に 入ってしまうことを防止できる。

【００３０】 導出管２８から主液化コンデンサ２内に導入されたスチレンモノマーは、別途 導入された冷却水により冷却されて液化され、さらに未液化分においても副液化 コンデンサ３内に導入された時点で液化される。副液化コンデンサ３から出た回 収液は縦管３３を経てストレーナ５に導入され、その後、生成液タンク８に収容 される。ここで、主液化コンデンサ２内の圧力が何らかの原因により異常に高ま った場合には、内部の圧力気体は、常時は閉鎖されている異常圧力減圧器４の開 放により、縦管３３を経て液溜めとして設けられたエキストラタンク６に入り、 更にガスの臭気や有害成分を除去するための脱臭タンク７を通過して外部排気管 ３５から放出される。

【００３１】 なお、直通管３４は縦管３３に流入する液が急増したりストレーナ５が何らか の原因で詰まった場合に直接液を生成液タンク８に逃がすためのものである。生 成液タンク８には図示しない液位センサが設けられ、上限設定液位を越えると送 りポンプ９を動作させて図示ない貯蔵タンクに送出し、下限設定液位を下回ると 送りポンプ９を止めて送液を停止するようになっている。

【００３２】 以上説明したように、本実施例によれば、気体導出部２７に温度検出手段及び 加熱手段を設けたので、効率の良い気化回収を行うことができるとともに大量に 発生する泡の進行をこの部分で抑制し、未分解溶液の移動を阻止することができ る。ここで、気体導出部２７の加熱温度は、上昇してきたスチレンモノマー等の 気体の凝結を防ぎ、泡として上昇してきた僅かな溶液を分解・気化させるに必要 な値に設定される。この場合、図１及び図３に示すように気体導出口２７ａの径 を気体導出部２７よりも小さくすることにより、気体導出部２７内の温度制御が 容易になるとともに、気体導出口の縁部において泡の上昇がくい止められる効果 がある。

【００３３】 また、溶液の導入部に熱交換器を設けることにより、予め溶液の温度を上昇さ せてから炉内に導入することができるので、熱効率の向上と、炉温の安定化を図 ることができる。この場合、熱交換器は２つのブロックにより構成されているの で、熱伝導性が高く、メンテナンスが容易である。液位柱に金属体を収容して浮 遊させることにより、泡の発生した溶液の液面の視認性を向上させることができ るとともに、静電容量センサを液位柱から離反させても容易に検出できるので、 センサの寿命を延ばすことができる。

【００３４】

【考案の効果】

以上説明したよう本考案によれば、気体導出口の近傍に雰囲気を加熱するヒー タを設けたことにより、加熱炉内で気化した気体の温度低下を来すことなく確実 に凝縮器へと導出することができるとともに、加熱炉内で発生した泡の上昇を抑 制し、未分解の溶液が凝縮器内に侵入することを防止できるので、効率良くスチ レンモノマーの回収を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスチロール樹脂の加熱分解装置の
実施例における加熱炉の構造を示す斜視図である。

【図２】同実施例における液化回収系の概略構成図であ
る。

【図３】同実施例の加熱炉の気化導出部内の構造を示す
横断面図である。

【符号の説明】

１ 加熱炉 ２ 主液化コンデンサ ３ 副液化コンデンサ １０ 炉壁 １１ 加熱板 １４ 熱交換器 １５ 導入管 １６ 導入口 １７ 液位柱 １７ａ 金属球 ２４，２５，２６ 静電容量センサ ２７ 気体導出部 ２７ａ 気体導出口 ２８ 導出管 ３０ ヒータ ３１，３２ 温度センサ

Claims (8)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スチロール樹脂を溶剤に溶解させて形成
   した溶液を導入して加熱分解するための加熱炉と、該加
   熱炉から発生する気体を凝縮してスチレンモノマーを取
   り出す凝縮器とを備えたスチロール樹脂の加熱分解装置
   において、 前記加熱炉には、加熱により発生する気体を前記凝縮器
   に導く気体導出口を有し、該気体導出口には、前記気体
   導出口近傍の雰囲気温度を計測する温度センサと、該温
   度センサの測定温度に応じて前記気体導出口近傍の雰囲
   気を加熱するためのヒータとを有することを特徴とする
   スチロール樹脂の加熱分解装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記気体導出口の外
   側には、気体導出部が設けられ、該気体導出部の内部に
   前記ヒータが配置されていることを特徴とするスチロー
   ル樹脂の加熱分解装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記気体導出部の径
   に対して前記気体導出口の径が小さく形成されているこ
   とを特徴とするスチロール樹脂の加熱分解装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記加熱炉における
   前記溶液の導入部には、炉壁外面上に接触形成された熱
   交換器が設けられ、前記溶液は該熱交換器の内部を通過
   した後に前記加熱炉内に導入されるように構成されてい
   ることを特徴とするスチロール樹脂の加熱分解装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記熱交換器は、少
   なくとも一方に溝部を形成した２つのブロックを衝合さ
   せて、該溝部により前記溶液の流通路を構成して成り、
   前記ブロックの一方を前記炉壁外面に接触させたことを
   特徴とするスチロール樹脂の加熱分解装置。
6. 【請求項６】 請求項１において、前記加熱炉内に連通
   し前記加熱炉の外部において垂直方向に延伸した透光性
   材から成る液位柱を設け、該液位柱の周囲に静電容量式
   センサを少なくとも前記加熱炉内における前記溶液の上
   限設定位置及び下限設定位置に対応させて配置し、前記
   液位柱の内部には前記溶液中において浮遊し得るように
   構成された金属体を収容したことを特徴とするスチロー
   ル樹脂の加熱分解装置。
7. 【請求項７】 請求項２において、前記加熱炉の導入部
   には、前記炉壁外面上に接触形成された熱交換器が設け
   られ、前記溶液は該熱交換器の内部を通過した後に前記
   加熱炉に導入されるように構成されていることを特徴と
   するスチロール樹脂の加熱分解装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、前記熱交換器は、少
   なくとも一方に溝部を形成した２つのブロックを衝合さ
   せて、該溝部により前記溶液の流通路を構成して成り、
   前記ブロックの一方を前記炉壁外面に接触させたことを
   特徴とするスチロール樹脂の加熱分解装置。