JP3993961B2

JP3993961B2 - 発泡スチロール油化装置

Info

Publication number: JP3993961B2
Application number: JP2000043569A
Authority: JP
Inventors: 賢三高橋
Original assignee: 賢三高橋
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: JP2001226679A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工業製品の包装材や建築用資材，防音材等として多用されている発泡スチロールを油化して燃料油等として有効活用するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、工業製品の包装材や建築用資材，防音材等として多用されている発泡スチロールの殆どは、その役目が終了した後、可燃ゴミとして焼却処分されているのが現状である。
【０００３】
しかしながら、この発泡スチロールはポリスチレン樹脂に低沸点炭化水素を加えこれを加熱して数十倍に膨張させてなるものであるため、これを焼却炉等に搬送する際やゴミ置き場等に保管した際に嵩張ってしまう上に、焼却した際に多量の煤煙や有害ガスを発生して周囲環境を悪化させてしまうといった不都合がある。
【０００４】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、処分が困難な発泡スチロールを効果的に処分できると共にこれを燃料油等として有効活用できる新規な発泡スチロール油化装置を提供するものである。
【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発明は、ケーシング内に粉砕スクリューが設けられ、発泡スチロール塊を粉砕・細分化して供給する粉砕供給機構と、この粉砕供給機構で粉砕された発泡スチロールを熱媒を介して１３０〜１６０℃で加熱溶融する溶融槽と、この溶融槽で得られた溶融液を２００〜２５０℃で熱分解してガス化するガス化器とを備えた発泡スチロール油化装置において、上記溶融槽の槽体と粉砕供給機構のケーシングを一体化して溶融槽上に粉砕供給機構を設け、その粉砕供給機構にスクリューで粉砕・細分化した発泡スチロールを溶融槽に供給するシールバルブを設け、溶融槽に、溶融液をガス化器に供給する供給ラインを接続し、その供給ラインに、溶融液と上記ガス化器で得られたガスを熱交換するエコノマイザを接続し、そのエコノマイザのガス排出ラインに、エコノマイザで溶融液を加熱した後のガスを冷却・凝縮して油化するコンデンサを接続し、さらにガス排出ラインに、エコノマイザ或いはコンデンサで凝縮生成した分解液の一部を熱媒として溶融槽に戻す戻しラインを接続したものである。
【０００６】
すなわち、一般に、ゴミとして発生する発泡スチロールはブロック状或いは板状をした大きな塊となっているため、そのままでは加熱溶融化し難い。そのため、先ずブロック状となっている発泡スチロールを粉砕供給機構で粉砕して細分化した後、これを溶融槽に定量供給し、ここで電気ヒータ等で加熱することで容易に溶融化することができる。このとき、この溶解槽内にＡ重油の液状の熱媒を入れておき、この熱媒を介して１３０〜１６０℃で加熱するようにすれば、その熱が均一に発泡スチロール側に伝わるため、これを効率的に加熱溶融化することができる。また熱媒として回収した分解液を、溶解槽に熱媒として戻すことで新たな熱媒を補給する必要はない。
【０００７】
その後、この発泡スチロールの溶融液をガス化器に送り、ここでさらにその沸点以上の２００〜２３０℃に加熱することで溶融液が分解し、蒸発してガス化するため、このガスをガス化器から抜き出し、コンデンサで冷却・凝縮することでスチレンを主体とした可燃性の分解液が得られる。
【０００８】
そして、この分解液を燃料油等として用いることで従来廃棄処分されていた発泡スチロールを有効利用することができる。
【０００９】
また、このときガス化器で得られたガスをコンデンサに送る前にエコノマイザを通過させ、ここで溶融槽側から送られてくる溶融液と熱交換させることでガスの熱をガス化前の溶融液の予熱源として有効利用できる一方、ガスの冷却・凝縮をより効率的に行うことができる。
【００１０】
また、請求項２に示すように、上記溶融槽に排気ラインを接続すると共にその排気ラインに中和槽を備えることで、この発泡スチロールの溶融中に有害ガスが発生してもこれが中和槽で中和されて無害化されるため、有害ガスがそのまま装置の周囲に漏れ出して周囲の環境を著しく悪化させるおそれはない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１及び図２は本発明に係る発泡スチロール油化装置の実施の一形態を示したものである。
【００１３】
図示するように、この発泡スチロール油化装置は、ブロック状或いは板状の発泡スチロールの塊を粉砕，細分化して供給する粉砕供給機構１と、この粉砕供給機構１で細分化された発泡スチロールを溶融する溶融槽２と、この溶融槽２で得られた溶融液Ｌをガス化するガス化器３と、このガス化器で得られたガスを油化するコンデンサ５と、このガス化器３で得られたガスと上記溶解槽２側で得られた溶融液Ｌとを熱交換するエコノマイザ４とから主に構成されている。
【００１４】
先ず、この粉砕供給機構１は、上部にホッパ６を備えたケーシング７内に粉砕スクリュー８とシールバルブ９を備えたものであり、ホッパ６から投入されたブロック状或いは板状の発泡スチロールの塊を粉砕スクリュー８で強制的に粉砕・細分化した後、これをロータリーバルブ等のシールバルブ９を介して溶融槽２側に定量供給するようになっている。
【００１５】
溶融槽２は、上記粉砕供給機構１と一体化した槽体１０内に、一定量の液状の熱媒が供給貯留されていると共にこの熱媒を加熱するための電気ヒータ１１が備えられており、上記粉砕供給機構１側から供給されてきた発泡スチロールをその熱媒によって加熱して溶融化するようになっている。
【００１６】
また、この溶融槽２には、払出しポンプ１２とストレーナー１３とが備えられた供給ラインＬ１が接続されており、その溶融槽２内の溶融液Ｌを払出しポンプ１２によって熱媒と共に抜き出すと共にこれをストレーナー１３によって濾過しながらガス化器３側に送るようになっている。
【００１７】
ガス化器３は、この供給ラインＬ１が接続された密閉容器１４内にその内部を溶融液Ｌを加熱するガス化ヒータ１５が収容されており、供給ラインＬ１から送られてきた溶融液Ｌを密閉容器１４内に一時的に貯留させると共に、これをガス化ヒータ１５によってさらにその沸点以上に加熱・分解してガス化し、発生したガスをガス排出ラインＬ２からエコノマイザ４側へ排出するようになっている。
【００１８】
また、このガス化器３には、密閉容器１４内の溶融液Ｌを監視するレベルスイッチ１６が設けられており、密閉容器１４内の溶融液Ｌが常に一定量になるように供給ラインＬ１側の払い出しポンプ１２のモータ１７を制御するようになっている。尚、このガス化ヒータ１５の電源供給部１９は、溶融液Ｌを効率的に加熱すべく温度計や圧力計等の各種センサー１８から送られる情報を基にインバーター制御され、一定の効率的な加熱が行われるようになっている。
【００１９】
コンデンサ５は、ガス排出ラインＬ２の途中に設けられた、いわゆるプレートフィン等の非接触型の熱交換器であり、その伝熱管側に高温のガスを流すと共にその周囲に低温（常温）の冷却水、例えば水道水等を流すようになっている。
【００２０】
エコノマイザ４は、同じく供給ラインＬ１の途中に設けられた非接触型熱交換器であり、供給ラインＬ１を流れる比較的低温の溶融液Ｌとガス排出ラインＬ２を流れるコンデンサー４側に送られる前の高温のガス間で熱交換するようになっている。
【００２１】
尚、このガス排出ラインＬ２には、溶融槽２側に延びる分岐ラインＬ３が設けられており、エコノマイザ４或いはコンデンサで凝縮生成した分解液の一部を溶融槽２側に戻すようになっている。
【００２２】
また、上述した粉砕供給機構１には、ブロアー２１を備えた排気ラインＬ３と、中和槽２２が設けられており、溶融槽２側で発生した有害ガスを粉砕供給機構１側から抜き出すと共に、その有害ガスを中和槽２２で中和（無害化）して大気中に放出するようになっている。
【００２３】
次に、このような構成をした本発明の発泡スチロール油化装置の作用を説明する。
【００２４】
先ず、予め溶融槽２内に少量の液状の熱媒、例えばＡ重油（沸点＞３００℃），潤滑油，潤滑油ベースオイル，フラッシングオイル，スチレンモノマー，熱媒体油等の１０％留点，１５０℃以上，９０％留点，２８０℃以上の高沸点熱媒を入れておき、この熱媒を電気ヒーター１１によって発泡スチロールの融点温度以上、例えば、１３０〜１６０℃程度に加熱した後、発泡スチロール塊をホッパ６に投入し、粉砕スクリュー８によってこれを粉砕して細分化する。すると、細分化された発泡スチロールはシールバルブ９によって一定量ずつ油化槽２側へ落下した後、この熱媒に接触加熱されることで溶融し、熱媒と混合した溶融液Ｌとなって油化槽２内に溜められる。
【００２５】
ところで、この加熱溶融の際には、僅かの有害ガスが発生し、これが粉砕供給機構１に漏れ出すことがあるが、この有害ガスはブロアー２１によって排気ラインＬ４から抜き出されると共に中和槽２２で中和されて無害化された後、大気中に排気されるため、そのまま粉砕供給機構１内を逆流してホッパ６から大気中に漏れ出すようなおそれはない。
【００２６】
すなわち、上述したように、本発明の処理対象となる発泡スチロールは、ポリスチレン樹脂を低沸点炭化水素によって膨張させてなるものであるため、単に加熱溶融しただけでは有害なガスは殆ど発生することはないが、例えば、建築用資材等に用いられている特殊な発泡スチロール中には、難燃性を付与するために臭素等の難燃剤が添加されているものがある。また、食品のトレー等として用いられている発泡スチロールには水密性等を確保するために他の樹脂、例えばポリ塩化ビニル等の樹脂と複合されているものもある。そのため、これら臭素や塩素等の人体に有害な成分を含んだ発泡スチロールを加熱溶融すると、これら臭素や塩素等が揮発して塩化水素等の有害ガスとして発生し、粉砕供給機構１を逆流してそのままホッパ６から大気中に漏れ出して周囲の環境を悪化させてしまうことがある。従って、上述したように、これら有害ガスをホッパ６から漏れ出す前に排気ラインＬ４から強制的に抜き出し、中和槽２２において消石灰（Ｃａ( ＯＨ) ₂）等の中和剤で中和して無害化した後、大気中に排気することで周囲の環境の悪化等といった不都合を未然に回避することができる。また、発泡スチロールと共に水分が混入した場合には、その溶融槽２内でそのまま蒸発し、蒸気としてこの排気ラインＬ４から抜き出されるため、溶融槽２の内圧が異常に上昇するなどといった問題は生じない。尚、この溶融槽２には、急激な圧力上昇に対応するためにさらに図示しない安全弁等を設けておくことは勿論である。
【００２７】
次に、このようにして溶融槽２内に溜った溶融液Ｌはその熱媒と共にポンプ１２によって溶融槽２内から払い出された後、供給ラインＬ１からエコノマイザー４を通過してガス化器３に送られる。このとき、この供給ラインＬ１の上流側には、ストレーナ１３が設けられているため、仮に溶融槽２内に混入した土砂や紙の固形物が溶融液Ｌと共に抜き出されても、このストレーナ１３で濾過されて捕集されるため、これら固形物が溶融液Ｌと共にガス化器３側に送られることはない。
【００２８】
ガス化器３側に送られた溶融液Ｌは、その密閉容器１４内に溜められ、ここでガス化ヒータ１５によってさらにその沸点以上、例えば、２００〜２５０℃程度に加熱されることによって熱分解して蒸発し、ガス化した後、ガス排出ラインＬ２からエコノマイザ４側を通過し、ここで溶融槽２側から送られる溶融液Ｌと熱交換した後、コンデンサ５側に送られる。すなわち、ガス化器３側で発生したガスは溶融液Ｌよりも高温であるため、このエコノマイザ４で両流体を熱交換することにより、ガスの熱が溶融液Ｌの予熱の熱源として有効利用される。
【００２９】
そして、このコンデンサ５側に送られたガスは、ここで冷却水によって一気に冷却されて凝縮し、液化した後、発泡スチロール溶融液Ｌの分解液Ｎとしてタンク２０内に回収される。ここで得られた分解液Ｎは、スチレンモノマーを主成分とする可燃性の液体であるため、これをボイラー等の燃料油としてそのまま、あるいは灯油等と混合して有効利用することができる。尚、このコンデンサ５に達する前にエコノマイザ４側で既に液化した分解液あるいはコンデンサ５で発生した分解液Ｎの一部は、分岐ラインＬ３を介して溶融槽２側へ戻され、溶融槽２においてスチレンモノマーの熱媒として再利用されることになる。また、この溶融槽２内に当初から投入された熱媒、例えばＡ重油等は、運転の継続に従って徐々に減っていくが、発泡スチロールの投入によって次々と発生する溶融液Ｌが熱媒としても機能することから、運転を継続する限り新たな熱媒を補給する必要はない。
【００３０】
このように本発明は、発泡スチロールを細分化して加熱溶融した後、ガス化し、これを液化して可燃性の燃料油として回収するようにしたため、従来、そのまま焼却処分されていた発泡スチロール廃棄物を有効利用することが可能となる。その結果、焼却処分時に発生する有害ガス等による環境悪化を未然に防止することができると同時に、限りある資源の有効活用を達成することができる。
【００３１】
尚、本実施の形態では、使用済みの発泡スチロールを対象に説明したが、インゴット化した減容発泡スチロールも対象とすることが可能であり、その場合には、粉砕スクリュー８の強度を上げるか、あるいは、予めそのインゴットを破砕した後、直接投入し再溶融処理することで容易に油化することができる。また、発泡スチロールの溶融化やガス化に際して用いる熱源として、上述したような電気ヒータ１１やガス化ヒーター１５に代えて化石燃料を用いるガスバーナーや加熱炉を用いても良く、さらに、この場合には、その燃料として本装置で得られた発泡スチロールの可燃ガスあるいは燃料ガスを用いればさらなる運転経費の節減も可能となる。
【００３２】
また、破砕した発泡スチロールの投入量が多ければ、これが粉砕供給機構１のシール機能を発揮するため、シールバルブ９を省略することも可能となる。さらに、溶融槽２の熱媒としてコンデンサ５で得られた分解液Ｎを用いても良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、発泡スチロールを細分化して加熱溶融した後、ガス化し、これを凝縮して燃料油として回収することができる。従って、従来、そのまま焼却処分されていた発泡スチロール廃棄物を有効利用することが可能となるため資源の有効活用が達成できると共に、焼却処分に起因する周囲環境の悪化等を未然に防止することができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発泡スチロール油化装置の実施の一形態を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１粉砕供給機構
２溶融槽
３ガス化器
４エコノマイザ
５コンデンサ
L4 排気ライン
22 中和槽
Ｌ溶融液
Ｎ分解液（燃料油）

Claims

ケーシング内に粉砕スクリューが設けられ、発泡スチロール塊を粉砕・細分化して供給する粉砕供給機構と、この粉砕供給機構で粉砕された発泡スチロールを熱媒を介して１３０〜１６０℃で加熱溶融する溶融槽と、この溶融槽で得られた溶融液を２００〜２５０℃で熱分解してガス化するガス化器とを備えた発泡スチロール油化装置において、上記溶融槽の槽体と粉砕供給機構のケーシングを一体化して溶融槽上に粉砕供給機構を設け、その粉砕供給機構にスクリューで粉砕・細分化した発泡スチロールを溶融槽に供給するシールバルブを設け、溶融槽に、溶融液をガス化器に供給する供給ラインを接続し、その供給ラインに、溶融液と上記ガス化器で得られたガスを熱交換するエコノマイザを接続し、そのエコノマイザのガス排出ラインに、エコノマイザで溶融液を加熱した後のガスを冷却・凝縮して油化するコンデンサを接続し、さらにガス排出ラインに、エコノマイザ或いはコンデンサで凝縮生成した分解液の一部を熱媒として溶融槽に戻す戻しラインを接続したことを特徴とする発泡スチロール油化装置。
上記溶融槽に、その内部で発生した有害ガスを抜き出して排気する排気ラインを接続し、その排気ラインに有害ガスを中和して無害化する中和槽を備えたことを特徴とする請求項１に記載の発泡スチロール油化装置。
上記溶融槽には、熱媒としてＡ重油が収容され、その後熱媒として上記エコノマイザ或いはコンデンサで得られた分解液が用いられる特徴とする請求項１又は２に記載の発泡スチロール油化装置。