JP2017528309A - 使用済タイヤまたは他の老朽化タイヤを連続的に熱処理するための装置 - Google Patents

Abstract

使用済タイヤまたは他の老朽化タイヤを連続的に処理するための装置は、低分子炭化水素の形態における有機分解生成物および残りの無機廃棄物部分への、これらの廃棄物タイヤの熱分解のための反応器（１）からなる。上記反応器（１）の上部において、廃棄物タイヤによってその内部空間を満たすための、一対の充填遮断体（３）を有している充填容器（２）が設けられている。上記反応器（１）の底部において、一対の排出遮断体（９）を有している、残りの無機部分のための排出容器（８）が形成されている。さらに、上記反応器（１）の下部において、処理されたタイヤからの、有機物質の未反応残余物の酸化によって、低刺激性のガス状不活性媒体を生成するためのノズル（５）が配置されている。上記充填容器（２）の下にある、上記反応器（１）の内部空間の上部において、エアロゾルの形態において当該内部空間に分散されている有機分解生成物とともに、固体粒子のための分離器（１２）および冷却器（１７）を通って、冷却されたエアロゾルからの液体粒子の分離器（１０）の中に導かれるこの不活性ガス媒体の少なくとも１つの排出開口部（１１）がさらに作られている。上記分離器（１０）は、熱設備または都合のよい実施における燃焼による直接的なエネルギー利用に導かれる液体粒子の、タンク（２２）への第１の末端排出部（２１）、およびガス状粒子の第２の動作間排出部（２３）を備えている。当該ガス状粒子は、この容器における温度を超えている液化温度を用いたガスの分離のための凍結容器（２４）に入れられる。凍結容器（２４）から、液化されていないガスにおける一部の、第２の末端排出部（２５）および液化されていないガスにおける残りの部分の、第３の末端排出部（２６）に達している。

Description

本発明は、使用済タイヤまたは他の老朽化タイヤを、燃料油、加熱ガスおよび再利用不可能な鋼鉄に、連続的に熱処理するための装置に関する。

専門家は、報告されている使用済タイヤの発生の問題において、年間に廃棄されるタイヤの数を７億と見積もっている。それらの処理の問題は、それらの使用期間を通じて解決されているが、現在のところ、解決方法の結果は、それらの発生を引き受けるレベルに達していない。したがって、使用済タイヤは、蓄積しており、環境問題になっている。一般に知られている技術は、歴史上に最初に現れた、過熱された水蒸気の作用によるゴムの再生の領域に集中している。生産物は、ゴム組成物への添加物に使用される、いわゆる再生物である。しかし、その生産量、およびそれらが生じている元のゴムと比べて限られた数の特性は、大規模な普及についてこの技術を制限している。タイヤ処理の技術における他の方向は、建築および他の領域において用途／利用（例えば、農業製品または工業製品）の見出されているラバーグリット（rubber grit）の獲得に絞られている。これらの技術から、ゴムが脆弱になっているとき、およびその後に、この状態においてハンマーミルにおいて一般的に分類される液体窒素の過冷却を用いた技術が、比較的よく知られている。機械的な粉砕機が超低温化されているゴム廃棄物を処理するときの、ゴム廃棄物の類似の処理が、例えば、米国特許第５７３５４７１号から知られている。他の技術は、グリットを得るために、種々の種類のミルを使用している。２種類の技術は、鋼鉄のワイヤを有している最下部の、あらかじめの除去、代替としてもより小さい部品への切断を必要とする。これは、使用済タイヤの複雑な処理のために、この技術を制限している。

使用済タイヤを使用するための他の手順は、それらの燃焼である。タイヤは、その発熱量によって、黒炭に等しいレベルにあるが、その機械的な特性（特に鋼鉄補強材の含有量）によって、エネルギーを得る目的の実際の燃焼には、使用困難である。加熱水蒸気を得るための燃焼炉（例えば、英国において機能しているHalnan-Freudの燃焼炉）は、燃焼炉からの鋼鉄補強材の除去は、装置の運転停止を必要とするので、バッチ様式のみによってであるが、タイヤ全体を燃やすことを可能にする。したがって、処理はバッチ方式によって実施される。タイヤ燃焼のもう少し近代的な異なる方法は、温度が１３００℃を超え、鋼鉄が、焼け、火床を塞がない、回転式炉を有している、オイルバーナーおよび送風機のシステムから生じている。

燃料としてタイヤを使用する比較的に問題のない方法は、セメント炉において処理される。ここで、タイヤ全体が、消失し、より高価な他のエネルギーを抑えることができる。しかし、セメントプラントにおけるタイヤの消費量は、それらが蓄積する量のほんの一部に過ぎない。

タンクから水圧がもたらされている少なくとも１つのノズルを介して形成される水の霧によって湿潤化されている浸食ガス（例えばＯ_３）が供給パイプによって供給される気密性容器からなる、物理的−化学的な処理によってゴム廃棄物（特にタイヤ）を処理するための装置が、チェコ実用新案第２０７９５号からさらに知られている。気密性容器には、処理されるゴム廃棄物のための空間を有している上部のシリンダーおよび反対の底部のシリンダーに配置されている、一方が他方の上にあり、互いに対向している複数の配管がある。１つのシリンダーの複数の配管から１つが固定されており、複数のシリンダーの他の複数の配管が、圧力を用いて縦に可動する。上記気密容器の投入側に、投入キャップを有している投入部位が配置されており、排出側に、排出キャップを有している排出空間が配置されている。両方の空間は、爆発対策の安全装置を有している、ガスを排気するための排出パイプを備えており、いずれも、内部の遮断体によって分離されている気密容器の内部空間に基づく。この装置の欠点は、特にその相対的な複雑さにある。

現在の技術知識の観点から、熱分解の利用が最終的な解決になると思われる。廃棄物処理（特にタイヤの）のための要求にかなう熱分解反応器は、例えば、米国特許出願公開第２０１１１１６９８６号明細書および国際公開第９３２０３９６号から知られている。

しかし、熱分解は、これらの装置において実施されるとき、可能な限りあらゆる異質な混合物なしの、いずれも比較的おだやかに砕かれている投入原料、および反応器の外部加熱を必要とする。それは、生成物がほんのわずかにしか作り出されないために、またはそれらが操業を自給自足にさせるわずかな率の利益によって、粉砕および加熱によるそれ自身のコストの大きな負担という結果に、経済活動を至らせる。

従来技術の上述の欠点は、本発明に係る装置によってほとんど取り除かれる。当該装置は、使用済タイヤまたは他の老朽化タイヤを連続的に処理するための装置であり、低分子炭化水素の形態における有機分解生成物および残りの無機廃棄物部分への、これらの廃棄物タイヤを熱分解するための反応器からなる装置である。当該装置の本質は、上記反応器の上部において、廃棄物タイヤによってその内部空間を満たすための、一対の充填遮断体を有している充填容器が設けられており、上記反応器の底部において、一対の排出遮断体を有している、残りの無機部分のための排出容器が形成されており、上記反応器の下部において、処理されたタイヤからの、有機物質の未反応残余物の酸化によって、低刺激性のガス状不活性媒体を生成するためのノズルが配置されていることにある。上記未反応残余物は、上記処理の過程において、上記反応器の内部空間を、その下部へと通り抜ける。上記充填容器の下にある、上記反応器の内部空間の上部において、エアロゾルの形態において当該内部空間に分散されている有機分解生成物とともに、固体粒子のための分離器および冷却器を通って、冷却されたエアロゾルからの液体粒子の分離器の中に導かれるこの不活性ガス媒体のための、少なくとも１つの排出開口部がさらに作られている。液体粒子のための上記分離器は、熱設備または都合のよい実施における燃焼による直接的なエネルギー利用に導かれる液体粒子のための、タンクへの第１の末端排出部、およびガス状粒子のための、第２の動作間排出部を備えている。当該ガス状粒子は、この容器における温度を超えている液化温度を用いたガスを分離するための凍結容器に入れられる。当該凍結容器から、液化されていないガスにおける一部のための、第２の末端排出部および液化されていないガスにおける残りの部分の第３のための、末端排出部に達している。

本発明の本質はさらに、残りの無機部分のための、一対の排出遮断体による上記排出容器が、上記反応器の軸の側方外側に配置されており、当該反応器の当該軸におけるその底に、ガス状不活性媒体の上記生成器が配列されており、ガス不活性媒体を生成するための複数のノズルが、上記反応器の外部空間から、所望の温度におけるガス状不活性媒体の発熱性ヒーティングまでの空気の通過を決めるための制御バルブを有しているパイプに接続されているその内部空間にあることにある。しかし、好ましくは、反応器はまた、当該反応器の底から、側方に配置されている排出容器への、残りの無機部分を廃棄するための押出機を同じく備えている。上記反応器の内部空間の充填を容易にするために、その充填容器に対する処理されるタイヤのコンベアを好ましく備えている。

上記充填容器の一対の充填遮断体および残りの無機部分のための排出容器における一対の排出遮断体のために、処理されるタイヤの熱分解は、空気の接触なしによって上記反応器において実施され、処理される廃棄物に対する完全な熱伝導がそれにおいて保証されており、同時に、全体製造処理の過程においても、新たに生じるすべての反応生成物の、その反応空間からの完全な移動が保証されている。本発明に係る装置はまた、それらのさらなる利用を目的とする、結果として生じるガス状および液体の有機生成物の熱分解における他の処理を可能にする。本発明に係る装置の利点は、上記装置が、あらゆる事前の調整なしに使用済タイヤまたは他の老朽化タイヤの全体を処理することを可能にすることでもある。

使用済タイヤまたは他の老朽化タイヤを連続的に熱処理するための、本発明に係る装置の模式図である。

本発明は、使用済タイヤまたは他の老朽化タイヤを連続的に処理するための、本発明に係る装置の例示的な実施の模式図によってさらに明らかにされている。

使用済タイヤまたは他の老朽化タイヤを連続的に処理するための、本発明の示されている典型の実施に係る装置は、低分子炭化水素の形態における有機分解生成物、および残りの無機廃棄物部分に、これらの廃棄物タイヤを熱分解するための、縦に配置されている反応器１からなる。反応器１の上部に、廃棄物タイヤによってその内部を満たすための、一対の充填遮断体３を有している充填容器２が設けられており、反応器１の底部に、一対の排出遮断体９を有している、残りの無機部分のための流入容器８が形成されている。

反応器１の下部におけるその壁に、処理されたタイヤからの、有機物質の未反応残余物の酸化によって低刺激性のガス状不活性媒体を生成するための空気を流入させるためのノズル５が配置されている。残りの無機部分のための、排出遮断体９による排出容器８は、反応器１の軸の側方外側に配置されており、反応器１の軸におけるその底に、ガス状不活性媒体の生成器が配列されており、ガス不活性媒体を生成するための複数のノズルが、反応器１の外部空間から、所望の温度におけるガス状不活性媒体の発熱性ヒーティングまでの空気の通過を決めるための制御バルブ６を有しているパイプに接続されているその内部空間にある。

充填容器２の下にある、反応器１の内部空間の上部に、エアロゾルの形態において当該内部空間に分散されている有機分解生成物をともなうこの不活性ガス媒体の排出開口部１１が作られている。

上記装置は、エアロゾルが流入開口部１４を通って入る、固体粒子（主に煤）の分離器１２から、さらに構成されている。分離器１２は、空気によってそれを冷却するための二重のケース１３を備えている。それから、固体粒子なしのエアロゾルは、分離器１２から排出孔まで進み、流動する冷却水を有している冷却サーキット１８を備えている冷却器１７に、流入孔１６を通って導かれ、供給流入部２０を通過した冷却されたエアロゾルは、液体粒子の分離器１０に導かれる。

液体粒子の分離器１０は、液体粒子のための、タンク２２への第１の末端排出部２１、および異なる液化温度を有している複数のガスを分離するための、ガス状粒子の凍結容器２４への動作間排出部２３を備えている。凍結容器２４は、−２０〜−４０℃に温度を下げることによって、上述の温度より高い液化温度を有している複数のガスを分離する。

反応器１はまた、その充填容器２への、処理されるタイヤのためのコンベア２７、および反応器１の底から、側方に配置されている排出容器８に、残りの無機部分を廃棄するための押出機７を備えている。

反応器１は、処理されるタイヤの充填後において、一対の充填遮断体３の少なくとも１つ、および一対の排出遮断体９の少なくとも１つによって密閉されている。６００℃の動作温度への炎または電気的な加熱による、反応器１の下部における処理されるタイヤの初期加熱の後に、生成器４におけるガス不活性媒体の生成の開始および液体粒子の分離器１０の一部である排気孔の動作によって実施される反応が、始まる。制御バルブ６によって、生成器４付近の空間の内容物の酸化に対する空気の通過を決め、これによって、不活性ガス状媒体は、制御バルブ６による空気の流量によって決定される値の温度まで発熱性に熱くなる。この媒体は、反応器１を通って排出開口部１１まで進み、この空間に置かれているタイヤを熱分解し、低分子炭化水素の状態にある分解生成物は、エアロゾルの形態において上記媒体に分配されている。

一対の充填遮断体３の、上部が開いており、底部が閉じているときに、コンベア２７が、反応器１の充填容器２を、処理されるタイヤによって充填し、その後すぐに一対の充填遮断体３の上部が閉じられることによって、処理の連続性が、本発明に係るこの装置にもたらされている。それから、一対の充填遮断体３の下部を開くことによって充填容器２の内容物は、反応器１に入れられる。充填するこの方法は、反応器１内部のタイヤの消費にしたがって定期的に繰り返される。反応器１からのワイヤおよび無機廃棄物の排出の場合も同様に、一対の排出遮断体９の上部が開いており、底が閉じている間に、押出機７の直線運動によって、これらの無機廃棄物は、反応器１の底部から排出容器８の空間に押される。それから、一対の排出遮断体９の上部を閉じ、底を開くことによって、排出容器８の内容物は、前から示されていない容器に出される。

ここにおいて、本発明の例示的な実施は、１辺１メートルの正方形の基部および４．５メートルの高さを有している反応器１である。反応器１において、１４２６ｋｇの使用済タイヤを処理した後に、ＥＵＲ３４．３ＭＪ／ｋｇの発熱量を有している６２６リットルの液体燃料、１７０ｋｇの液化ガス、１７３ｋｇの鉄および１３７ｋｇの灰が得られた。６４％の窒素、１３．５％の二酸化炭素、および０．１％の一酸化炭素の量を体積に含んでおり、過熱された水蒸気によって残りが形成されている媒体が、ガス状不活性媒体として使用された。当該媒体の温度は、反応への入り口において６２０℃に、出口において２２０℃に等しい。

使用済タイヤまたは他の老朽化タイヤの連続的な処理のための装置は、有効な廃棄物管理およびさらなる有効な生成物（熱設備の駆動および熱の発生に適した生成物が挙げられる）に向けたそれらの複合的もしくは少なくとも部分的な試験に、広く使用され得る。

１ 反応器
２ 充填容器
３ 充填遮断体
４ 加熱媒体の生成器
５ ノズル
６ 制御バルブ
７ 押出機
８ 排出容器
９ 排出遮断体
１０ 液体粒子の生成器
１１ 排出開口部
１２ 固体粒子の生成器
１３ 二重のケース
１４ 流入開口部
１５ 排出孔
１６ 流入孔
１７ 冷却器
１８ 冷却サーキット
１９ 排出部
２０ 供給流入部
２１ 第１の末端排出部
２２ 液体粒子のタンク
２３ 動作間排出部
２４ 凍結容器
２５ 第２の末端排出部
２６ 第３の末端排出部
２７ コンベア

Claims (4)

1. 使用済タイヤまたは他の老朽化タイヤを連続的に処理するための装置であり、低分子炭化水素の形態における有機分解生成物および残りの無機廃棄物部分への、これらの廃棄物タイヤの熱分解のための反応器（１）からなる装置であって、
   上記反応器（１）の上部において、廃棄物タイヤによってその内部空間を満たすための、一対の充填遮断体（３）を有している充填容器（２）が設けられており、上記反応器（１）の底部において、一対の排出遮断体（９）を有している、残りの無機部分のための排出容器（８）が形成されており、さらに、上記反応器（１）の下部において、処理されたタイヤからの、有機物質の未反応残余物の酸化によって、低刺激性のガス状不活性媒体を生成するためのノズル（５）が配置されており、さらに、上記充填容器（２）の下にある、上記反応器（１）の内部空間の上部において、エアロゾルの形態において当該内部空間に分散されている有機分解生成物とともに、固体粒子のための分離器（１２）および冷却器（１７）を通って、冷却されたエアロゾルからの液体粒子のための分離器（１０）の中に導かれるこの不活性ガス媒体のための、少なくとも１つの排出開口部（１１）がさらに設けられており、上記分離器（１０）は、熱設備における燃焼による直接的なエネルギー利用に導かれる液体粒子のための、タンク（２２）への第１の末端排出部（２１）、およびガス状粒子のための第２の動作間排出部（２３）を備えており、当該ガス状粒子は、この容器における温度を超えている液化温度を用いたガスの分離のための凍結容器（２４）に入れられ、凍結容器（２４）から、液化されていないガスにおける一部のための、第２の末端排出部（２５）および液化されていないガスにおける残りの部分のための、第３の末端排出部（２６）に達していることを特徴とする装置。
2. 上記残りの無機部分のための、一対の排出遮断体（９）による排出容器（８）が、上記反応器（１）の軸の側方外側に配置されており、上記反応器の軸に、その底にガス状不活性媒体の生成器（４）が配置されており、ガス不活性媒体を生成するためのノズル（５）が、上記反応器（１）の外部空間から、所望の温度におけるガス状不活性媒体の発熱性ヒーティングまでの空気の通過を決めるための制御バルブ（６）を有しているパイプに接続されているその内部空間にあることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 上記反応器（１）は、上記反応器（１）の上記底から、側方に配置されている排出容器（８）に、残りの無機部分を廃棄するための押出器（７）を備えていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 上記反応器（１）上記反応器は、その充填容器（２）への、処理されるタイヤのためのコンベア（２７）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。

Images