JP2003211140A - 廃タイヤ分解処理方法および装置 - Google Patents

廃タイヤ分解処理方法および装置

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達弘 東
Toshiya Tsunoda
俊也 角田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より簡単な操作により廃タイヤを分解して、
有害なガスを発生させず、黒鉛や可燃性ガスなどの有用
成分を回収する方法・装置を提供する。 【解決手段】 廃タイヤを細片に破砕し、この細片を溶
融塩分解槽2の溶融塩に直接浸して不活性ガス雰囲気下
で溶融温度以上の温度において熱分解し、熱分解により
生成したガス成分からコールドトラップ3やフィルター
4を介して可燃性ガス回収容器4に可燃性ガスを回収
し、水洗浄槽6で溶融塩から炭素を回収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃タイヤを分解処
理して炭素や可燃性ガスを回収する方法と装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、廃棄される自動車タイヤは焼却あ
るいは埋設もしくは野積みにより処分することが多い。
タイヤは堅牢な複合材料で、多くは、大量のカーボンブ
ラックを混入したブタジェン−スチレン共重合ゴムで形
成され、補強材として相当量の鋼線製、ガラス繊維製、
あるいは合成繊維製のタイヤコードを含んでいる。した
がって、燃焼は簡単でなく大量の煤と炭酸ガスさらに酸
化硫黄ガスSOxなどの有害ガスが発生するので問題が
ある。また、タイヤは埋設しても経時による減量は期待
できないため大量に発生する廃タイヤに対する埋設場を
将来にわたって確保することが難しい。
【0003】このように、大量に廃棄される自動車タイ
ヤの処分は重大な問題であり、従来から、再生資源とし
て回収利用することによりエネルギーの効率的利用を図
り環境負荷を低減することが検討されてきたが、タイヤ
の堅牢性、材料の複合性などが邪魔をして有効な回収方
法がなかった。ビニール、プラスチックなどの高分子化
合物の処理方法としてガス化溶融法がある。この方法
は、部分燃焼による熱を用いて高分子化合物を熱分解
し、可燃性ガスを生成し燃焼させて排熱を利用するもの
である。ガス化溶融法をタイヤの処理に使用する場合
は、燃焼処理をするため大量の炭酸ガスを発生するため
環境に与える影響が問題となる上、部分燃焼法を用いる
ため発生する未燃固形物質を処理する別の燃焼炉が必要
となる。なお、この方法で塩素を含む材料を処理する場
合は、構造材が腐食するため装置寿命が短くなったり、
特殊な材料を使用するため設備費が高いものとなる欠点
がある。
【0004】なお、たとえば特表昭55−500113
には、熱分解によりカーボンブラック、燃料油、燃料ガ
スなどを回収する方法が開示されている。この開示方法
は、古タイヤをスライサーで細片にスライスした後、ミ
ルで細かい破片にして補強材とゴムを分離し、鋼線を磁
気分別し、6−22psia(0.4−1.5bar)のほぼ
大気圧の酸素制限炭化水素蒸気雰囲気中において華氏8
50−1050度(450−550℃)で間接加熱して
熱分解し、炭素固体相と炭化水素蒸気相に分離するもの
である。分解生成物はそれぞれ精製してカーボングラフ
ァイトや燃料として再利用することができる。しかし、
この方法では、熱分解過程でタール分が生成し、また生
成物に不純物が混入するので、これらの処理に遠心分離
や還流など複雑な工程と装置を必要とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、より短く簡単な工程により、有害
ガスを放出することなく、廃タイヤを分解処理してカー
ボンや可燃性ガスとして回収利用できるようにすること
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の廃タイヤ分解処理方法は、廃タイヤを細片
に破砕し、この細片を溶融塩に直接浸して不活性ガス雰
囲気下で溶融温度以上の温度において熱分解し、熱分解
により生成したガス成分から可燃性ガスを回収し、溶融
塩から炭素を回収することを特徴とする。本発明の廃タ
イヤ処理方法によれば、溶融塩が大きな熱容量をもつこ
とを利用してタイヤ成分である炭化水素高分子化合物の
全量を可燃性ガスと炭素に分解することができる。ま
た、炭化水素化合物は種類によらず同じ工程により分解
することができるので、処理対象を選ばず同じ装置で処
理することができる。さらに、炭素成分をカーボンとし
て回収し炭酸ガスを発生しないので炭酸ガス発生抑制に
貢献でき、また、硫黄酸化物の有害ガスを発生しないの
で、これらの処理に用いる付属装置を必要とせず溶融工
程を主とした簡易な装置により、簡単かつ短時間で廃タ
イヤの分解処理をして有用な成分を回収することができ
る。
【0007】本発明の分解処理方法には、塩化リチウム
と塩化カリウムの溶融塩を使用することが好ましい。塩
化リチウムと塩化カリウムの溶融塩は安定していて熱容
量が大きく、塩化リチウムと塩化ナトリウムの溶融塩と
比較すると融点が約350℃と低いためたとえば500
℃程度と反応温度を比較的低温に維持しながら熱分解処
理ができる。また、溶融塩に酸素を含まないため熱・酸
化分解反応により炭酸ガスや硫黄酸化物を発生しない。
なお、塩化リチウム・塩化カリウム溶融塩で炭素と硫黄
を処理した場合にも、わずかの硫黄が炭素と結合して二
硫化炭素CSになるものの、大部分は硫黄のまま揮発
することが分かっている。
【0008】さらに、溶融塩で熱分解により発生したガ
ス成分は、コールドトラップとフィルターを通過させて
凝縮物を分離し、可燃性ガスとして回収することができ
る。また、溶融塩でガス成分を放出分離した後の溶融塩
は炭素や鋼線などを含むが、水溶解により炭素成分を浮
遊物として回収し、溶解物と沈殿物を廃棄すればよい。
【0009】上記課題を解決するため、本発明の廃タイ
ヤ分解処理装置は、廃タイヤを細片に破砕する粉砕機、
細片を受入する投入口と内部で発生するガス成分の排出
口と底面の低位置に設けた排出口を備えて溶融塩を収納
する溶融塩分解槽、前記ガス成分排出口と接続されるコ
ールドトラップ、該コールドトラップに接続されたフィ
ルター、フィルターを通過したガス成分を貯蔵する可燃
性ガス回収容器、前記底面の排出口に接続される洗浄容
器を備えることを特徴とする。上記構成を備えた装置に
より、本発明の方法を的確に実施して、タイヤ成分であ
る炭化水素高分子化合物を可燃性ガスと炭素に分解し
て、回収することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の廃タイヤ分解処理
方法および処理装置について1の実施例に基づき図面を
参照して詳細に説明する。図1は本発明の実施例である
廃タイヤ分解処理装置のブロック図、図2は本発明の実
施例である廃タイヤ分解処理方法の流れ図、図3は溶融
塩により炭化水素を処理するときの物質バランスの例を
示す表である。本実施例の廃タイヤ分解処理装置は、粉
砕機1、溶融塩分解槽2、コールドトラップ3、フィル
ター4、可燃性ガス回収容器5、水洗浄槽6、分離器7
を備える。
【0011】粉砕機1はタイヤスライサーなどタイヤを
細片化する機械である。廃タイヤは、適当な前処理を施
してから粉砕機1に供給されて粉砕され適当な大きさの
細片となって、溶融塩分解槽2の供給口21に送出され
る(S1)。溶融塩分解槽2には、融点が約350℃で
ある塩化リチウム・塩化カリウム溶融塩が装荷されてお
り、融点以上に加熱され液相になっている。溶融塩分解
槽2が所定量の細片を受け入れたら、供給口21を閉じ
て内部のガスをアルゴンなどの不活性ガスで置換する
(S2)。供給される細片は溶融塩と直接接触する。溶
融塩分解槽2内を大気圧下で500℃程度に保持して廃
タイヤ細片の熱分解を行わせる(S3)。溶融塩の熱容
量は大きいので、反応中も比較的安定した温度管理がで
きる。
【0012】廃タイヤは、大量のカーボンブラックを混
入した炭化水素高分子化合物で形成され、補強材として
相当量の鋼線製、ガラス繊維製、あるいは合成繊維製の
タイヤコードを含んでいる。図3に代表的にブタジェン
について溶融塩処理の効果を示したように、廃
タイヤの炭化水素は高温の塩化リチウム・塩化カリウム
溶融塩により分解して、水素Hと炭素Cとメタンガス
CHになり、ごく一部がエタンガスC になる。
反応には酸素が関与しないので、炭酸ガスCOや酸化
硫黄ガスSOxを発生しない。また、溶融塩は触媒と同
じ作用をして熱分解に寄与した後も同じ成分を維持する
ので、回収して再使用することができる。
【0013】溶融塩分解槽2の排気口22は、3個のト
ラップを直列に接続したコールドトラップ3とフィルタ
ー4を介して可燃性ガス回収容器5に接続されていて、
水素ガスとメタンガスは可燃性ガスとして可燃性ガス回
収容器5に収納される。なお、タイヤ成分には硫黄Sが
添加されているが、塩化リチウム・塩化カリウム溶融塩
中で処理すると、硫黄のうち極く一部が炭素と反応し2
硫化硫黄CSとして揮発し、残りの大部分は硫黄のま
ま揮発する。したがって、溶融塩分解槽2の気相中には
可燃性ガスの他に、廃タイヤに含まれていた硫黄Sと、
二硫化炭素CS、さらに溶融塩の気化物などの揮発物
が含まれる。
【0014】揮発物のうち、溶融塩成分は融点が約35
0℃であるので、第1のトラップ31で250℃まで冷
却され液化して分離される。硫黄は第2のトラップ32
で80℃程度まで冷却され凝固して分離する。2硫化炭
素は第3のトラップ33で20℃まで冷却されて凝縮
し、分離することができる。可燃性ガスは、さらにフィ
ルター4によりこれらのトラップでは分離しきれない不
純物である揮発物を分離して、可燃性ガス回収容器5に
回収し、燃料として装置内で使用したり外部の用途に利
用される(S4)。
【0015】溶融塩分解槽2の溶融塩液相内には黒鉛C
と、溶融塩に溶解しない鋼線やタイヤコードなどの残渣
が含まれているので、槽底に設けられた排出口23から
溶融塩と一緒に抜き出して水洗浄槽6に供給し、水溶解
して残渣を沈殿物として、また黒鉛を浮遊物として分離
する(S5)。なお、槽底の排出口23の他に溶融塩液
相から黒鉛を含む溶融塩を直接に水洗浄槽6に供給して
炭素を分離することもできる。
【0016】本実施例の廃タイヤ分解処理方法によれ
ば、環境に悪影響を及ぼす炭酸ガスや酸化硫黄ガス、あ
るいは煤煙を発生することなく、基本的には溶融塩槽で
加熱処理するだけの単純な工程を用いて廃タイヤを処理
し、黒鉛や燃料ガスなど有用な物質を回収して利用する
ことができる。なお、上記説明では、酸素化合物を発生
しない上、融点が低いため低温処理が可能であるなどの
利点から塩化リチウムと塩化カリウムの溶融塩を用いて
いるが、もちろん、他の溶融塩でも熱容量が大きい特性
を利用し廃タイヤを直接浸漬して反応させることに簡単
な工程で効率よく分解処理することができることはいう
までもない。また、各種の炭化水素化合物が同じ分解工
程を用いて有用物として回収ができるので、従来法のよ
うに対象物毎に別々の工程を準備する不都合を避けるこ
とができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の廃タイヤ分
解処理方法あるいは処理装置を用いると、廃タイヤを破
砕処理しただけで溶融塩に浸漬して溶融塩の大きな熱容
量を利用して分解し黒鉛および可燃性ガスとして回収す
るので、溶融塩分解工程を主とした簡単かつ短時間で処
理でき、工程及び装置の簡易化、運転費用の削減が計れ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の廃タイヤ分解処理装置のブ
ロック図である。
【図2】本発明の実施例である廃タイヤ分解処理方法の
流れ図である。
【図3】溶融塩により炭化水素を処理するときの物質バ
ランスの例を示す表である。
【符号の説明】
1 粉砕機 2 溶融塩分解槽 3 コールドトラップ 4 フィルター 5 可燃性ガス回収容器 6 水洗浄槽 7 分離器 21 供給口 22 排気口 23 排出口 31 第1トラップ 32 第2トラップ 33 第3トラップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C08L 21:00 B09B 3/00 ZAB (72)発明者 千代 亮 東京都江東区南砂2丁目11番1号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 Fターム(参考) 4D004 AA11 BA03 BA06 CA04 CA12 CA26 CA27 CA32 CA50 CB11 CB31 CC11 4F301 AA03 BF11 BF20 BF31 CA09 CA26 CA32 CA43 4H012 HB07 HB10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃タイヤを細片に破砕し、該細片を溶融
    塩に直接浸して不活性ガス雰囲気下で溶融温度以上の温
    度において熱分解し、該熱分解により生成したガス成分
    から可燃性ガスを該溶融塩から炭素をそれぞれ回収する
    ことを特徴とする廃タイヤ分解処理方法。
  2. 【請求項2】 前記溶融塩が塩化リチウムと塩化カリウ
    ムの溶融塩であることを特徴とする請求項1記載の廃タ
    イヤ分解処理方法。
  3. 【請求項3】 前記溶融塩で発生したガス成分は、コー
    ルドトラップとフィルターを通過させて凝縮物を分離
    し、可燃性ガスとして回収することを特徴とする請求項
    1または2記載の廃タイヤ分解処理方法。
  4. 【請求項4】 前記ガス成分を分離したのちの溶融塩か
    ら残渣を分離し、該残渣を水溶解し浮遊物から炭素を回
    収し、溶解残渣と沈殿物を廃棄することを特徴とする請
    求項1から3のいずれかに記載の廃タイヤ分解処理方
    法。
  5. 【請求項5】 廃タイヤを細片に破砕する粉砕機、細片
    を受入する投入口と内部で発生するガス成分の排出口と
    底面の低位置に設けた排出口を備えて溶融塩を収納する
    溶融塩分解槽、前記ガス成分排出口と接続されるコール
    ドトラップ、該コールドトラップに接続されたフィルタ
    ー、フィルターを通過したガス成分を貯蔵する可燃性ガ
    ス回収容器、前記底面の排出口に接続される洗浄容器を
    備えてなる廃タイヤ分解処理装置。
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