JP2006016584A - 廃発泡スチロールの処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １台の装置で、溶剤と樹脂とポリスチレン樹脂由来の油とをそれぞれ回収することができ、しかも、溶剤によりゲル化した廃発泡スチロールが投入される加熱用釜に過熱水蒸気を吹き込むことにより、釜内を無酸素状態に維持することによって、窒素ガス等の不活性ガスを使用することなく、釜内での溶剤や樹脂の酸化による劣化を防止することができる。
【解決手段】 溶剤により廃発泡スチロールをゲル化し、このゲルを加熱用釜１内に投入し、先ず、釜１内においてゲルを溶剤の沸点温度に加熱し、凝縮器１８により蒸留して、溶剤を回収し、この後、釜１内のポリスチレン樹脂をその熱分解温度に加熱し、凝縮器１８により油化してポリスチレン樹脂由来の油を回収する際に、蒸留工程および油化工程において、釜１内に第１過熱水蒸気発生器１１からの過熱水蒸気を吹き込むことにより、釜１内の雰囲気を無酸素状態に維持する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、廃発泡スチロールの処理方法および装置、特に、溶剤によりゲル化した廃発泡スチロールが投入される加熱用釜に過熱水蒸気を吹き込んで、釜内を無酸素状態に維持することによって、釜内での溶剤や樹脂の酸化による劣化を防止すると共に、気化した溶剤の蒸留および熱分解した樹脂の油化を行う凝縮器内を低圧状態に維持することによって、凝縮器用の吸引ブロワー等の装置を小型化あるいは不要にすることができる、廃発泡スチロールの処理方法および装置に関するものである。

近年、廃棄物の内、使用済みプラスチック製品の占める割合が大幅に高くなっていることから、使用済みプラスチック製品が焼却設備の劣化やダイオキシン類の発生といった問題の発生原因となっている。また、廃棄物量の増加に伴う廃棄物処分場の確保の問題や、廃棄物処分場に投棄されないプラスチック製品の放置による環境に及ぼす影響の問題がある。
特に、ポリスチレンを発泡剤により発泡させたものからなる発泡スチロールは、軽量で優れた成形性および断熱性を有し、しかも、高い緩衝効果を有していること等から、各種収容箱、食品用トレー、緩衝材等に広く使用されている。従って、再利用が特に要望される廃プラスチックの１つである。
このために、従来から廃発泡スチロールをポリスチレンとして再利用することについての種々の提案がなされている。例えば、特許文献１（特開平８−８５７３５号公報）には、溶剤により廃発泡スチロールをゲル化し、このゲル状発泡スチロールに窒素ガスを混合し、窒素ガス中においてゲル状発泡スチロールを加熱して、ポリスチレンと溶剤とに分離する方法が開示されている。以下、この方法を従来技術１という。
また、特許文献２（特開平１１−５８６５号公報）には、溶剤により廃発泡スチロールをゲル化し、減圧蒸留および薄膜蒸発器を用いて、ポリスチレンと溶剤とに分離する方法が開示されている。以下、この方法を従来技術２という。
特開平８−８５７３５号公報 特開平１１−５８６５号公報

しかしながら、従来技術１は、窒素ガスを供給する必要があるので、費用がかかる。また、従来技術２は、減圧設備を必要とするので、設備費が高くなる。
従って、この発明の目的は、１台の装置で、溶剤と樹脂とポリスチレン樹脂由来の油とをそれぞれ回収することができ、しかも、窒素ガス等の不活性ガスを使用することなく、釜内での溶剤や樹脂の酸化による劣化を防止することができ、さらに、減圧装置を必要とせず、また、凝縮器用の吸引ブロワー等の装置を小型化あるいは不要にすることによって、設備費を削減することができる、廃発泡スチロールの処理方法および装置を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とするものである。
請求項１記載の発明は、溶剤により廃発泡スチロールをゲル化し、このゲルを加熱用釜内に投入し、先ず、前記釜内において前記ゲルを前記溶剤の沸点温度に加熱し、蒸留して、前記溶剤を回収し、この後、前記釜内のポリスチレン樹脂をその熱分解温度に加熱し、油化して前記ポリスチレン樹脂由来の油を回収する際に、前記蒸留工程および前記油化工程において、前記釜内に過熱水蒸気を吹き込むことにより、前記釜内の雰囲気を無酸素状態に維持することに特徴を有するものである。
請求項２記載の発明は、溶剤により廃発泡スチロールをゲル化し、このゲルを加熱用釜内に投入し、先ず、前記釜内において前記ゲルを前記溶剤の沸点温度に加熱し、蒸留して、前記溶剤を回収し、この後、前記釜内からポリスチレン樹脂を排出して回収する際に、前記蒸留工程において、前記釜内に過熱水蒸気を吹き込むことにより、前記釜内の雰囲気を無酸素状態に維持することに特徴を有するものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、過熱水蒸気は、加熱用釜を加熱する際の廃熱を利用して発生させることに特徴を有するものである。
請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、溶剤は、灯油と工業用キシレンとの混合物からなっていることに特徴を有するものである。
請求項５記載の発明は、溶剤によりゲル化した廃発泡スチロールが投入される加熱用釜と、前記釜内に過熱水蒸気を吹き込む過熱水蒸気発生器とを備え、前記過熱水蒸気発生器の熱源は、前記釜を加熱する際の廃熱であることに特徴を有するものである。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、加熱用釜は、底部に付着した残渣を掻き取る攪拌兼用スクレーパーを備え、前記スクレーパーにより掻き取られた残渣は、釜の底部の取出口から排出されることに特徴を有するものである。

この発明によれば、１台の装置で、溶剤と樹脂とポリスチレン樹脂由来の油とをそれぞれ回収することができ、しかも、溶剤によりゲル化した廃発泡スチロールが投入される加熱用釜に過熱水蒸気を吹き込むことにより、釜内を無酸素状態に維持することによって、窒素ガス等の不活性ガスを使用することなく、釜内での溶剤や樹脂の酸化による劣化を防止することができる。
また、釜に過熱水蒸気を吹き込むことにより、気化した溶剤の蒸留および熱分解した樹脂の油化を行う凝縮器内を低圧状態に維持することによって、凝縮器用の吸引ブロワー等の装置を小型化あるいは不要にすることができ、かくして、設備費を削減することができる。

この発明の横架材の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
図１は、この発明の廃発泡スチロールの処理装置を示す工程図、図２は、この発明の廃発泡スチロールの処理装置における加熱用釜を示す断面図である。
図１および図２において、１は、加熱用釜であり、投入口２から灯油と工業用キシレンとの混合物からなる溶剤によりゲル化した廃発泡スチロールが投入される。釜１は、耐火材により構成される炉３内に設置され、燃料タンク２５からの重油を燃料させるバーナー４によって溶剤の回収工程では約２６０℃に、そして、ポリスチレン樹脂の熱分解工程では、約４５０℃にそれぞれ加熱される。
釜１内には攪拌器５が設けられ、溶剤によりゲル化した釜１内の廃発泡スチロールを攪拌する。攪拌器５は、モーター６により回転する垂直回転軸７と、垂直回転軸７の途中に固定された攪拌翼８と垂直回転軸７の下部に固定された攪拌兼用スクレーパー９とからなっている。スクレーパー９は、攪拌器能を有していると共に、逆回転させることによって、釜１の底部に付着した残渣を掻き取る。掻き取られた残渣は、釜１の底部の残渣取出口１０から釜１外に排出される。
１１は、第１過熱水蒸気発生器である。第１過熱水蒸気発生１１は、冷却水入口から供給される冷却水を水管１２内に流し、この水管１２を炉３の排気管１３からの廃熱により加熱して、過熱水蒸気を発生させる。第１過熱水蒸気発生１１からの約２６０℃の過熱水蒸気は、釜１内に吹き込まれて、ゲル化した廃発泡スチロールを加熱に寄与すると共に、釜１内を無酸素状態に維持して、火災の発生および溶剤や樹脂の酸化による劣化を防止する。
１４は、第２過熱水蒸気発生器である。第２過熱水蒸気発生器１４は、冷却水入口から供給される冷却水を水管１５内に流し、この水管１５を煙突１６から外気に放出される第１過熱水蒸気発生器１１からの廃熱により加熱して、過熱水蒸気を発生させる。第２過熱水蒸気発生器１４からの約１５０℃の過熱水蒸気は、攪拌器５における垂直回転軸７の軸受部に送られ、高熱に晒される攪拌器５の軸受部を保護する。
１７は、ダストキャッチャーであり、釜１からの蒸気中に含まれているダストを除去する。
１８は、凝縮器であり、冷却水入口１９から供給される冷却水により、気化した溶剤を蒸留し、この後、熱分解したポリスチレン樹脂を油化する。凝縮器１８において熱交換した後の冷却水は、冷却水出口２０から排水される。釜１内からの過熱水蒸気が凝縮器１８内に入り、冷却され、凝縮すると、凝縮器１８内は、低圧状態となるので、釜１内からの過熱水蒸気の吸引作用が生じる。この結果、凝縮器１８内に過熱水蒸気を送り込むための吸引ブロワー等の装置を小型化あるいは不要にすることができる。
２１は、水分分離器であり、凝縮器１８から回収される溶剤と水とを比重差により分離し、この後、凝縮器１８から回収される油化したポリスチレン樹脂と水とを比重差により分離する。分離された水は、受水槽２２内に送られる。
２３は、水分分離器２１により分離された溶剤を貯留する溶剤貯留槽であり、２４は、水分分離器２１により分離されたポリスチレン樹脂由来の油を貯留する溶剤貯留槽である。
このように構成されている、この発明の廃発泡スチロールの処理装置によれば、以下のようにして、廃発泡スチロールが処理される。
投入口２から灯油と工業用キシレンとの混合物からなる溶剤によりゲル化した廃発泡スチロールが投入されると、ゲルは、攪拌器５により攪拌されると共に、バーナー４からの火炎によって約２６０℃に加熱される。ゲルがこの温度に加熱されると、ゲル中の溶剤が気化し、気化した溶剤は、ダストキャッチャー１７を介して過熱水蒸気と共に凝縮器１８に送られ蒸留される。このようにして回収された溶剤は、水分分離器２１に送られて、水と分離され、溶剤貯留槽２３に貯留される。分離水は、受水槽２２に送られる。
以上のようにして溶剤の回収が終了したら、釜１を約４５０℃に加熱して、ゲルを構成するポリスチレン樹脂を熱分解させる。熱分解したポリスチレン樹脂は、ダストキャッチャー１７を介して過熱水蒸気と共に凝縮器１８に送られ油化される。このようにして回収されたポリスチレン樹脂由来の油は、水分分離器２１に送られて、水と分離され、溶剤貯留槽２３に貯留される。分離水は、受水槽２２に送られる。
過熱水蒸気は、炉３からの廃熱により加熱される第１過熱水蒸気発生器１１により発生させるので、省エネルギー化が図られる。第１過熱水蒸気発生器１１からの過熱水蒸気より低温の第２過熱水蒸気発生器１４からの過熱水蒸気は、攪拌器５の軸受部に送られて、軸受部の熱損傷を防止する。
過熱水蒸気が釜１内に吹き込まれると、釜１内は、無酸素状態に維持されるので、火災の発生および溶剤や樹脂の酸化による劣化が防止される。なお、金１内の圧力は、常圧に維持されている。また、釜１からの過熱水蒸気が凝縮器１８内に入り、冷却され、凝縮すると、凝縮器１８内は、低圧状態となるので、釜１内からの過熱水蒸気の吸引作用が生じる。この結果、凝縮器１８内に過熱水蒸気を送り込むための吸引ブロワー等の装置を小型化あるいは不要にすることができる。
このようにして回収された溶剤は、リサイクル溶剤として、そのまま発泡スチロールをゲル化して減容化する溶剤として使用される。一方、回収された油は、スチレンモノマーおよびダイマー、トリマー等のオリゴマーであり、スチレンモノマーは、ポリスチレン樹脂の原料やＦＲＰ樹脂加工用の溶剤として使用され、オリゴマーは、バーナー用燃料として使用される。
なお、油の回収が終了した後は、攪拌器５のスクレーパー９を逆回転させて、釜１の底部に付着した残渣を掻き取り、残渣取出口１０から排出する。残渣を掻き取ることによって、釜１の熱伝導率の低下が防止でき、省エネルギー化が図れる。
以上は、溶剤によって減容化したゲル状廃発泡スチロールから溶剤とポリスチレン樹脂由来の油とを回収する場合であるが、溶剤と樹脂と回収する場合には、溶剤を回収した後、釜１内の樹脂を残渣取出口１０から取り出す。

この発明の廃発泡スチロールの処理装置を示す工程図である。 この発明の廃発泡スチロールの処理装置における加熱用釜を示す断面図である。

符号の説明

１：加熱用釜
２：投入口
３：炉
４：バーナー
５：攪拌器
６：モーター
７：垂直回転軸
８：攪拌翼
９：攪拌兼用スクレーパー
１０：残渣取出口
１１：第１過熱水蒸気発生器
１２：水管
１３：排気管
１４：第２過熱水蒸気発生器
１５：水管
１６：煙突
１７：ダストキャッチャー
１８：凝縮器
１９：冷却水入口
２０：冷却水出口
２１：水分分離器
２２：受水槽
２３：溶剤貯留槽
２４：油貯留槽
２５：燃料タンク

Claims (6)

1. 溶剤により廃発泡スチロールをゲル化し、このゲルを加熱用釜内に投入し、先ず、前記釜内において前記ゲルを前記溶剤の沸点温度に加熱し、蒸留して、前記溶剤を回収し、この後、前記釜内のポリスチレン樹脂をその熱分解温度に加熱し、油化して前記ポリスチレン樹脂由来の油を回収する際に、前記蒸留工程および前記油化工程において、前記釜内に過熱水蒸気を吹き込むことにより、前記釜内の雰囲気を無酸素状態に維持することを特徴とする、廃発泡スチロールの処理方法。
2. 溶剤により廃発泡スチロールをゲル化し、このゲルを加熱用釜内に投入し、先ず、前記釜内において前記ゲルを前記溶剤の沸点温度に加熱し、蒸留して、前記溶剤を回収し、この後、前記釜内からポリスチレン樹脂を排出して回収する際に、前記蒸留工程において、前記釜内に過熱水蒸気を吹き込むことにより、前記釜内の雰囲気を無酸素状態に維持することを特徴とする、廃発泡スチロールの処理方法。
3. 前記過熱水蒸気は、前記釜を加熱する際の廃熱を利用して発生させることを特徴とする、請求項１または２記載の、廃発泡スチロールの処理方法。
4. 前記溶剤は、灯油と工業用キシレンとの混合物からなっていることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載の、廃発泡スチロールの処理方法。
5. 溶剤によりゲル化した廃発泡スチロールが投入される加熱用釜と、前記釜内に過熱水蒸気を吹き込む過熱水蒸気発生器とを備え、前記過熱水蒸気発生器の熱源は、前記釜を加熱する際の廃熱であることを特徴とする、廃発泡スチロールの処理装置。
6. 前記釜は、底部に付着した残渣を掻き取る攪拌兼用スクレーパーを備え、前記スクレーパーにより掻き取られた残渣は、前記釜の底部の取出口から排出されることを特徴とする、請求項５記載の、廃発泡スチロールの処理装置。

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