JP4055114B2

JP4055114B2 - Pyrolysis equipment

Info

Publication number: JP4055114B2
Application number: JP2002064076A
Authority: JP
Inventors: 隆神山; 昌弘小笠原; 佳則小山
Original assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: JP2003261710A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃プラスチックなどのプラスチック類を熱分解装置で酸素不存在下に加熱して連続的に熱分解する熱分解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場や家庭から排出されるプラスチック類にはポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのオレフィン系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）やアクリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）などのスチレン系樹脂など種々のものがある。これらの廃プラスチックから有用成分を資源として回収するために酸素の不存在下で熱分解し、生成するガス成分を凝縮し油分として回収する方法が一般に採用されている。特にスチレン系樹脂は廃プラスチックとして大量に排出されるので、それを熱分解しスチレンモノマーとして回収する技術は、商業的な面からも重要なものである。
【０００３】
一般にプラスチックを熱分解するためには熱分解装置が使用され、代表的なものとして槽型の熱分解器を使用するものと管型の熱分解器を使用するものがある。
【０００４】
槽型の熱分解器は底部が円錐形に形成された槽本体を有し、上方にプラスチックの投入部と生成ガスを排出するガス排出部、底部に熱分解により発生する残渣を排出する残渣排出部をそれぞれ設け、その周囲に断熱壁により構成される加熱部を配置する。槽型の熱分解器は槽本体でのプラスチックの滞留時間を長く取れるので、ある程度滞留時間を必要とするバッチ方式の運転に適している。
【０００５】
管型の熱分解器は細長い反応管により構成し、その周囲に断熱壁で構成した加熱部を配置する。そして加熱部で熱分解温度に加熱された熱分解器の一方の端部（導入部）からプラスチックを導入すると、プラスチックは内部を通過する間に酸素の不存在下に徐々に熱分解され他方の端部（排出部）から生成ガスが排出される。
【０００６】
管型の熱分解器は容積当たりの伝熱面積が大きく、装置が小型化し熱分解速度も速いという利点があり、特に連続運転に適している。そして管型の熱分解器は内部に残渣排出用のスクリューを有するものと有しないものが存在する。前者のタイプでは残渣類の排出は容易であるが、容積効率はスクリュー分だけ小さくなり、後者ではその逆の特性を有する。
【０００７】
一般にプラスチックを熱分解して有用なモノマー成分を回収する場合には、目的とするモノマー成分以外に種々の副生物が熱分解により副生する。例えばポリスチレンを熱分解する場合は、スチレンモノマーのほかにスチレンダイマー、スチレントリマー、トルエン、エチルベンゼン、αメチルスチレンなどの副生物がある割合で生成する。また温度条件や圧力条件によっては副生物に加えて未分解物の割合も多くなる。
【０００８】
これまでの実験によれば、プラスチックを熱分解する場合、高い温度で熱分解するとモノマー成分の収率が高くなることが分かっている。例えばポリスチレンからスチレンモノマーを高収率で生成する熱分解温度は７００℃程度である。一方低い圧力、特に減圧領域で熱分解すると副生物の生成が抑制され、モノマー成分の収率が高くなる。これらの傾向は各種のプラスチックを熱分解する際に同じような傾向を示す。
【０００９】
従って目的物であるモノマー成分を高収率で回収するには、熱分解の温度や圧力をできるだけ最適な範囲に維持して運転することが重要になる。ただし槽型の熱分解器を使用してバッチ式で熱分解する場合には、反応を開始してから徐々に所定温度まで上昇するので、その期間におけるモノマー成分の収率は低下する。
【００１０】
例えばポリスチレンを槽型の熱分解器によりバッチ式で熱分解をする場合、予め槽内にポリスチレンを投入し、密閉して酸素不存在下に加熱を開始して徐々に温度を上昇する。すると３５０℃程度から熱分解が始まり、３７０℃程度で盛んに熱分解が起こり、４００℃程度まで上昇する間には殆どのポリスチレンが熱分解してしまう。そのため１バッチ当たりの副生物の生成割合が多くなり、熱分解器でのスチレンモノマーの収率は高々５０％程度に過ぎない。
【００１１】
一方、管型の熱分解器により連続式で熱分解を行う場合は、予め熱分解器を熱分解に適した温度に上昇しておき、そこへポリスチレンを連続的に導入して熱分解を行うので、副生物の生成割合が大幅に抑制され、熱分解器でのスチレンモノマーの収率を７０％程度まで高めることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、管型の熱分解器を使用する熱分解装置でプラスチックを熱分解して高収率でモノマー成分を回収するには、管型の熱分解器内の温度を所定の範囲に正確に維持することが前提になる。それには管型の熱分解器内に温度測定器の検出部を差し込んで内部温度を測定し、その測定値が一定になるように加熱量などを調整することが望ましい。しかし管型の熱分解器の内部にはタール状の高温溶融物が流動しており、その流動を妨げる異物が突出していると、流動の妨げて管閉塞を起こす原因になる。また管型の熱分解器がスクリューを有するタイプの場合は本質的に不可能になる。
【００１３】
そこで管型の熱分解器の内壁面に温度測定器の検出部先端を僅かに露出する方法も考えられる。しかし管型の熱分解器の内壁面とプラスチック溶融物の温度には差があること、および内壁面には残渣やコーキングが蓄積すること、などの理由から正確な温度測定は困難である。従って従来から、管型の熱分解器の周囲に配置される加熱部内の温度を測定し、その測定値により温度管理を行う方法が採用されていた。
【００１４】
しかし加熱部の温度測定は間接的な温度管理方法であり、たとえば管型の熱分解器内を流れるプラスチックの流量が変動したときには、加熱温度と熱分解温度の差が拡大してしまい、正確な温度管理は困難になる。
そこで本発明は、管型の熱分解器によりプラスチックを熱分解する際のかかる問題を解決することを課題とし、そのための新しい熱分解方法および熱分解装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは種々検討した結果、管型の熱分解器から排出する生成ガスの温度を所定範囲に維持するように管型の熱分解器を運転することにより、管型の熱分解器の熱分解温度を最適な範囲に維持し、それによって副生物の生成を抑制して高収率で目的とするモノマー成分を回収できるという知見を得、それを基に本発明を完成した。
【００１６】
すなわち、熱分解温度と生成ガスの温度は密接な相関関係があり、何らかの原因で熱分解温度が低下すると、生成ガスの温度もそれに応じて低下し、逆に熱分解温度が上昇すると、生成ガスの温度は上昇する。しかも熱分解温度の変化は生成ガスの温度変化に敏感に反映することが分かった。そして熱分解温度の変化が管型の熱分解器へのプラスチックの供給量変化によって起こった場合も、その温度変化は迅速且つ如実に生成ガスの温度変化となって現れる。従って生成ガス温度を熱分解温度の管理指標とすることにより、加熱部温度を管理指標としていた従来法では不可能であったプラスチック供給量変化に基づく熱分解温度変化をも正確に捕捉することが可能になる。
【００１７】
前記知見を基にした第１の発明は、ホッパ７、溶融部８ならびに押出部９を有する供給装置６と、前記押出部９からの溶融プラスチックが導入される導入部４と生成ガスの排出部５を有する管型の熱分解器２ならびに前記管型の熱分解器２の周囲を覆うように配置された加熱部３を有する熱分解装置１と、前記生成ガスの排出部５に設置され前記排出部５から流出する生成ガスの温度を測定する温度測定器３１と、前記温度測定器３１に接続された制御器３２と、前記制御器３２に接続され前記供給装置６から前記熱分解器２へのプラスチック押出し速度を調整する速度調整部３３と、前記制御器３２に接続され前記加熱部３への加熱ガスの流量制御を行う流量調整部３４とを具備し、前記制御器３２には、前記速度調整部３３のみを制御するモード、前記流量調整器３４のみを制御するモード、前記速度調整部３３および前記流量調整部３４を同時に制御するモードを選択して実行する制御モード切換え手段を有することを特徴とする熱分解装置である（請求項１）。
【００１８】
前記知見を基にした第２の発明は、上記熱分解装置において、前記制御器３２には、前記速度調整部３３および前記流量調整部３４を自動で制御する手段と、手動で制御する手段を切換える自動／手動切換え手段を有することを特徴とするものである（請求項２）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明に係るプラスチックの熱分解方法を実施する装置のプロセスフロー図である。図中、１は熱分解装置、２は熱分解器、３は加熱部、４は導入部、５排出部、６は供給装置、７はホッパ、８は溶融部、９は押出部、１０は加熱炉、１１はバーナ、１２はブロワ、１３は排気ファン、１４は第１のコンデンサ、１５は第１の蒸留塔、１６はリボイラ、１７は第２のコンデンサ、１８は第２の蒸留塔、１９はリボイラ、２０は第３のコンデンサ、２１は冷却器、２２はモノマー回収タンク、２３は重質油回収タンク、２４は減圧装置、２５はフィーダ、２６は冷却器、Ｐ１〜Ｐ６はポンプ、Ｖ１〜Ｖ５は調整弁、ＲＶ１，ＲＶ２は逆止弁、Ｄ１〜Ｄ３はダクト、ａ〜ｌは配管である。
【００２１】
熱分解装置１は管型の熱分解器２と、その熱分解器２の周囲を覆うように配置された加熱部３により構成される。細長い直筒状に形成された熱分解器２は、耐熱性および熱伝導性に優れたステンレス等の金属材料で作られ、その一方の端部にプラスチックの導入部４が設けられ、他方の端部に生成ガスの排出部５が設けられる。そして導入部４から導入したプラスチックは熱分解器２の内部を移動する間に熱分解され、得られた生成ガスが排出部５から排出する。
【００２２】
熱分解器２の直径は数十ｍｍから数百ｍｍ程度、長さは１〜数十ｍ程度とされるが、それに制限されるものではなく、処理量を大きくする場合には直径と長さを適宜大きくする。なお熱分解器２の排出部５付近に、熱分解の際に発生する炭化物残渣を溜めるための拡大した直径を有するトラップなどを設けることが望ましい。
【００２３】
加熱部３は断熱壁で囲まれた筒型の加熱室を有し、その加熱室には加熱炉１０からの８００℃程度の加熱ガス（燃焼ガス）がダクトＤ２により供給され、熱交換後の排ガスは排気ファン１３を設けたダクトＤ３から第１の蒸留塔１５を加熱するリボイラ１６，および第２の蒸留塔１８を加熱するリボイラ１９の加熱源として利用した後、排ガス処理装置（図示せず）に排出する。なおダクトＤ３には排ガスの温度を下げるための希釈空気（冷却空気）を供給できるようになっており、それら希釈空気の流量は調整弁Ｖ５で調整される。
【００２４】
加熱炉１０には重質油回収タンク２３からの重質油または他の液体燃料を燃焼するためのバーナ１１、減圧装置２４からのガス燃料を燃焼するための補助バーナ１１ａ、燃焼用空気を供給するブロワ１２などが設けられる。燃焼により発生する高温の燃焼ガスは加熱ガスとしてダクトＤ２から前記加熱部３に供給される。なお加熱炉１０にはその炉内温度を下げるための希釈空気（冷却空気）を供給できるようになっており、希釈空気の流量は調整弁Ｖ４で調整される。
【００２５】
熱分解器２に溶融状態のプラスチックを供給するために供給装置６が設けられる。供給装置６は一般にプラスチックの射出成型用の押出機を使用することができ、通常、ホッパ７、溶融部８および押出部９を備えている。粉砕装置（図示せず）で細かく粉砕したプラスチック片がフィーダ２５を設けた配管ａによりホッパ７に受け入れられ、そこから溶融部８に供給される。
【００２６】
溶融部８には電気ヒータが内蔵され、供給されたプラスチック片を例えば１５０℃〜２５０℃で加熱して溶融する。溶融プラスチックは所定速度で回転するスクリューを内蔵した押出部９から配管ｂに押出されて熱分解器２の導入部４に供給される。
【００２７】
熱分解器２の排出部５から流出する生成ガスは配管ｃにより第１のコンデンサ１４に導入される。生成ガスは第１のコンデンサ１４の熱交換部において冷却水等の冷却媒体と熱交換し、凝縮した高沸点成分は配管ｅにより第１の蒸留塔１５の中段部に供給され、凝縮しない低沸点成分は真空ポンプ等の減圧装置２４を設けた配管ｄに吸引される。なお減圧装置２４から排出した低沸点成分は一般に悪臭を有するので、加熱炉１０の補助バーナ１１ａに供給して焼却される。
【００２８】
第１の蒸留塔１５の底部にリボイラ１６が設置され、塔頂から延長する配管ｆに第２のコンデンサ１７が接続される。第２のコンデンサ１７は第１のコンデンサ１４と同様なもので、凝縮成分がポンプＰ２を設けた配管ｇから排出する。凝縮成分の一部は第１の蒸留塔１５の上部に還流し、残りは逆止弁ＲＶ１を経て重質油回収タンク２３に回収される。また凝縮しない低沸点成分は減圧装置２４を設けた配管ｄに吸引され、加熱炉１０の補助バーナ１１ａで焼却される。
【００２９】
第１の蒸留塔１５の塔底部と第２の蒸留塔１８の中段部がポンプＰ３を設けた配管ｈで接続される。そして第２の蒸留塔１８の底部にリボイラ１９が設置され、塔頂から延長する配管ｉに第３のコンデンサ２０が接続される。第３のコンデンサ２０も第１のコンデンサ１４と同様なもので、その凝縮成分はポンプＰ４を設けた配管ｊから排出する。凝縮成分の一部は第２の蒸留塔１８の上部に還流し、残りは冷却器２１を経てモノマー回収タンク２２に回収される。また凝縮しない低沸点成分は減圧装置２４を設けた配管ｄに吸引され、加熱炉１０の補助バーナ１１ａで焼却される。
【００３０】
第２の蒸留塔１８の塔底部は冷却器２６、ポンプＰ５および逆止弁ＲＶ２を設けた配管ｋにより重質油回収タンク２３に接続される。そして重質油回収タンク２３にポンプＰ６を設けた配管ｌが接続され、重質油がバーナ１１に供給される。
減圧装置２４は熱分解器２、第１の蒸留塔１５および第２の蒸留塔１８をそれぞれ調整弁Ｖ１〜Ｖ３により減圧レベルを設定することができる。
【００３１】
図２は図１に示す熱分解器２の温度管理を行うための制御装置を示すプロセスフロー図である。制御装置３０は、熱分解装置１を構成する熱分解器２の排出部５から流出する生成ガスの温度を測定する温度測定器３１と、制御器３２と、供給装置６の押出し速度を調整する速度調整部３３および加熱部３への加熱ガスの流量を調整する流量調整部３４を備えている。なお温度測定器３１には温度指示計などの表示装置３５が接続される。そしてこれら制御器３２や表示装置３５は監視盤に設けることができる。
【００３２】
温度測定器３１は熱電対式や抵抗式の温度検出部を有し、生成ガスの温度変化を電気的な信号変化として制御器３２へ伝送する。制御器３２は例えばマイクロコンピュータで構成することができ、例えば温度測定器３１の温度検出値が予め設定された値になるように熱分解器２へのプラスチックの供給流量および加熱部３への加熱ガス流量の少なくとも一方を制御する等の制御プログラムをその記憶部に格納することができる。
【００３３】
熱分解器２へのプラスチックの供給流量の制御は、供給装置６の押出速度制御により行うことができる。本実施の形態では押出部９のスクリューを回転する駆動モータの速度を、速度調整部３３によるサイリスタ制御で行うように構成している。
【００３４】
加熱部３への加熱ガス流量は加熱炉１０と加熱部３を接続するダクトＤ２における加熱ガスの流量制御により行うことができる。本実施の形態ではダクトＤ２に設けた流量調整部３４の駆動部を制御器３２からの制御信号で駆動するように構成している。なお流量調整部３４は、遠隔制御可能な調整弁等により構成される。また、速度調整部３３または流量調整部３４のいずれか一方を省略することもできる。
【００３５】
次に図１を参照してプラスチックを熱分解する全般的な方法を説明する。なお以下の説明はプラスチックとして廃ポリスチレンを例に説明しているが、他のプラスチックについても同様に適用できる。
熱分解に先立って、減圧装置２４を運転し熱分解器２から第３のコンデンサ２０までの熱分解系および蒸留系を窒素ガス等の不活性ガスで置換し、これらの系内を酸素不存在状態にする。
【００３６】
不活性ガスによる置換が完了したら、減圧装置２４の運転を継続したまま系内への不活性ガスの供給を停止し、次いで熱分解器２、第１の蒸留塔１５および第２の蒸留塔１８の内部圧力を調整弁Ｖ１〜Ｖ３により所定の減圧値に設定する。なおこれら調整弁Ｖ１〜Ｖ３は前記各部分に圧力計（図示せず）を設け、それを監視しながら調整する。また熱分解器２、第１の蒸留塔１５および第２の蒸留塔１８にそれぞれ圧力測定器を設置し、その圧力測定値が予め設定された値になるように制御器で調整弁Ｖ１〜Ｖ３をそれぞれ制御するように構成した圧力制御装置を設けることもできる。
【００３７】
上記操作と共に、熱分解器２、第１の蒸留塔１５および第２の蒸留塔１８の温度を熱分解に適した範囲に上昇する。具体的には熱分解器２の温度調整を加熱部３への加熱ガス供給により行い、第１蒸留塔１５および第２の蒸留塔１８の温度調整をそれぞれのリボイラ１６，１９により行う。
【００３８】
さらに前記各操作と共に、供給装置６を運転して熱分解器２への溶融ポリスチレン供給の準備を行う。廃ポリスチレン（以下、単にポリスチレンという）は粉砕機で１０ｍｍ程度以下に粉砕し、フィーダ２５（図１）で供給装置６のホッパ７に供給する。なおポリスチレンが発泡体である場合はスチレン系などの溶剤を使用して減容処理を行い、さらに顆粒状にしてホッパ７に供給する。
【００３９】
次いでホッパ７から溶融部８に供給したポリスチレンは、そこで１５０℃〜２５０℃で加熱されて溶融する。得られた溶融ポリスチレンは所定のスクリュー回転数で運転する押出部９から押出され、配管ｂを経て熱分解器２の導入部４に供給される。熱分解器２に供給された溶融ポリスチレンは、そこを通過する間に温度５００℃〜７００℃、圧力５０Ｔｏｒｒ程度で且つ酸素不存在下で徐々に熱分解して蒸発し、生成ガスが反対側の排出部５から流出する。
【００４０】
生成ガス中にはスチレンモノマーのほかにスチレンダイマー、スチレントリマー、トルエン等の副生物を含む。流出した生成ガスは配管ｃから第１のコンデンサ１４に供給され、そこで冷却されて凝縮した高沸点成分がポンプＰ１を設けた配管ｅから第１の蒸留塔１５の中段に流出し、凝縮しない低沸点成分は配管ｄに流出する。
【００４１】
第１の蒸留塔１５はトレイ式とラッシリングやポールリングなどを充填した充填式のいずれをも使用できるが、比較的低温で蒸留可能なように２０〜１００Ｔｏｒｒ程度の減圧蒸留を行うには充填式が望ましい。第１の蒸留塔１５でリボイラ１６の加熱により減圧蒸留が行われると、塔頂からスチレンモノマーより沸点が低いトルエンなどの低沸点成分が留出し、第２のコンデンサ１７に排出する。なお低沸点成分の留出割合は供給したポリスチレンの３〜５％程度である。
【００４２】
第２のコンデンサ１７で凝縮した高沸点成分（重質油）はポンプＰ２を設けた配管ｇに流出し、凝縮しない低沸点成分は配管ｄに流出する。配管ｇに流出した一部は第１の蒸留塔１５の上段に還流し、残りは重質油回収タンク２３に回収される。なお第１の蒸留塔１５における還流比は５０程度とすることが望ましい。一方、第１の蒸留塔１５の底部からは高沸点成分がポンプＰ３を設けた配管ｈを経て第２の蒸留塔１８の中段に流出する。
【００４３】
第２の蒸留塔１８も第１の蒸留塔１５と同様なものを使用し、圧力２０〜１００Ｔｏｒｒの範囲でスチレンモノマーを含む高沸点成分を減圧蒸留する。第２の蒸留塔１８でリボイラ１６の加熱により減圧蒸留が行われると、塔頂からスチレンモノマーを含む低沸点成分が留出して第３のコンデンサ２０に排出する。
【００４４】
第３のコンデンサ２０では実質的にスチレンモノマーからなる高沸点成分が凝縮されてポンプＰ４を設けた配管ｊに流出し、凝縮しない高沸点成分（供給ポリスチレンの１％程度）は配管ｄに流出する。配管ｊに流出した一部は第２の蒸留塔１８の上段に還流し、残りは冷却器２１で冷却されてからモノマー回収タンク２２に回収される。なお第２の蒸留塔１８における還流比は３程度とすることが望ましい。
第２の蒸留塔１８の底部からは更に高沸点な成分がポンプＰ５を設けた配管ｋに流出し、冷却器２６で冷却してから重質油回収タンク２３に回収される。
【００４５】
熱分解器２から流出する生成ガスのスチレンモノマーはこれらの蒸留操作で高純度に精製される。例えば高さが１０ｍ程度の第１の蒸留塔１５および第２の蒸留塔１８を使用し前記条件で減圧蒸留した場合、純度９９．７％程度のスチレンモノマーがポリスチレン供給量の７０％程度回収できる。またその蒸留操作により分離回収される重質油はポリスチレン供給量の２０〜３０％程度であるが、前記のように加熱炉１０の燃料として有効利用される。
【００４６】
次に、図２を参照して本発明の特徴である熱分解の温度管理方法について説明する。運転時に熱分解器２から流出する生成ガスの温度は温度測定器３１によって連続して測定され、その測定信号は制御器３２に伝送される。制御器３２はその測定値が予め設定された値になるように、速度調整部３３に制御信号を出力して供給装置６の押出し速度を制御する、流量調整部３４に制御信号を出力して加熱部３への加熱ガスの流量を制御する、または速度調整部３３と流量調整部３４に共に制御信号を出力して供給装置６の押出し速度と加熱部３への加熱ガスの流量を同時に制御する、の３種の制御モードを選択して実行することができる。
【００４７】
すなわち制御器３２には上記３種の制御モードを切り換える制御選択手段が設けられており、その選択によりいずれかの制御モードで温度制御を行うことができる。また制御器３２には自動−手動切換手段と手動操作手段が設けられ、手動に切り換えて速度調整部３３および／または流量調整部３４を手動で操作することができる。なお制御器３２を設けず、手動操作器と表示装置３５のみを監視盤に設け、手動のみで熱分解温度の管理を行うこともできる。
【００４８】
例えば速度調整部３３を自動制御し、流量調整部３４を手動で操作する制御モードを選択した場合は、加熱部３への加熱ガス供給量は手動で一定に調整される。何らかの原因で供給装置６から熱分解器２へ供給する溶融プラスチックの流量が減少すると、生成ガスの温度はそれに敏感に反応して上昇する。温度測定器３１からその測定信号を受けた制御器３２は供給装置６の押出し速度を上げるように速度調整部３３に制御信号を出力する。逆に溶融プラスチックの流量が増加すると生成ガスの温度は下降するので、制御器３２は供給装置６の押出し速度を下げるように速度調整部３３に制御信号を出力する。
【００４９】
上記速度調整部３３を自動制御するモードにおいて、加熱ガス流量が手動で一定に調整されている場合であっても、何らかの原因で加熱ガス温度が上昇するか、またはプラスチックの性状が変化することによって生成ガスの温度が上昇したときも、制御器３２は供給装置６の押出し速度を上げるように速度調整部３３に制御信号を出力する。またその逆の場合は制御器３２が供給装置６の押出し速度を下げるように速度調整部３３に制御信号を出力する。
【００５０】
流量調整部３４を自動制御し、速度調整部３３を手動で操作する制御モードを選択した場合は、熱分解器２への溶融プラスチックの流量は手動で一定に調整される。しかし何らかの原因で供給装置６から熱分解器２へ供給する溶融プラスチックの流量が減少すると生成ガスの温度は上昇する。温度測定器３１からその測定信号を受けた制御器３２は加熱部３への加熱ガスの流量を下げるように流量調整部３４に制御信号を出力する。逆に何らかの原因で溶融プラスチックの流量が増加した場合は生成ガスの温度が下降するので、制御器３２は加熱部３への加熱ガスの流量を上げるように流量調整部３４に制御信号を出力する。
【００５１】
上記流量調整部３４を自動制御するモードにおいて、何らかの原因で加熱ガスの温度が上昇するか、またはプラスチックの性状が変化することによって生成ガスの温度が上昇したときも、制御器３２は加熱部３への加熱ガスの流量を下げるように流量調整部３４に制御信号を出力する。またその逆の場合は制御器３２が加熱部３への加熱ガスの流量を上げるように流量調整部３４に制御信号を出力する。
【００５２】
速度調整部３３と流量調整部３４の両方を自動制御するモードを選択した場合は、何らかの原因で供給装置６から熱分解器２へ供給する溶融プラスチックの流量が減少すると生成ガスの温度は上昇する。温度測定器３１からその測定信号を受けた制御器３２は、供給装置６の押出し速度を上げるように速度調整部３３に制御信号を出力すると共に、加熱部３への加熱ガスの流量を下げるように流量調整部３４に制御信号を出力する。このように両方の制御を同時に行うことにより、それぞれの制御量を小さくすることができる。逆に溶融プラスチックの流量が増加すると生成ガスの温度は下降するので、制御器３２は供給装置６の押出し速度を下げるように速度調整部３３に制御信号を出力すると共に、加熱部３への加熱ガスの流量を上げるように流量調整部３４に制御信号を出力する。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るプラスチックの熱分解装置は、供給装置６と、管型の熱分解器２を有する熱分解装置１と、生成ガスの排出部５に設置され排出部５から流出する生成ガスの温度を測定する温度測定器３１と、前記温度測定器３１に接続された制御器３２と、前記制御器３２に接続され前記供給装置６から前記熱分解器２へのプラスチック押出し速度を調整する速度調整部３３と、前記制御器３２に接続され前記加熱部３への加熱ガスの流量制御を行う流量調整部３４とを具備し、前記制御器３２には、前記速度調整部３３のみを制御するモード、前記流量調整器３４のみを制御するモード、前記速度調整部３３および前記流量調整部３４を同時に制御するモードを選択して実行する制御モード切換え手段を有することを特徴とするものである。
このように制御するモードを三種有し、各種条件のもと、最適な制御モードを選択できるので、管型の熱分解器における熱分解温度を流出する生成ガス温度を最適に管理することができる。それにより、正確な熱分解温度の管理が初めて可能になり、それによって目的とするモノマー成分を高収率で回収することができ、その効果は極めて大きなものである。そして、速度調整部３３と流量調整部３４の両方を自動制御するモードを選択した場合は、一例として生成ガスの温度が上昇すると、供給装置６の押出速度を上げるとともに、加熱ガスの流量を下げることになる。このように、両方の制御を同時に行うことにより、それぞれの制御量を小さくすることができる効果がある。
【００５４】
しかも管型の熱分解器に設けた加熱部の温度により熱分解温度を管理する従来法のように、プラスチック供給量の変動により温度管理が不正確になるということもない。また管型の熱分解器の内部に温度測定器の検出部を直接挿入する従来法のように、残渣やコーキングの蓄積による影響も本質的に発生しない。
【００５５】
また、制御器３２には、速度調整部３３および流量調整部３４を自動で制御する手段と、手動で制御する手段を切換える自動／手動切換え手段を有するように構成することができる。このように構成することにより、さらに最適な熱分解温度の管理が可能になり、それによって目的とするモノマー成分を高収率で回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラスチックの熱分解方法を実施する装置のプロセスフロー図。
【図２】図１の熱分解器の温度管理を行うための制御装置を示すプロセスフロー図。
【符号の説明】
１熱分解装置
２熱分解器
３加熱部
４導入部
５排出部
６供給装置
７ホッパ
８溶融部
９押出部
１０加熱炉
１１バーナ
１１ａ補助バーナ
１２ブロワ
１３排気ファン
１４第１のコンデンサ
１５第１の蒸留塔
１６リボイラ
１７第２のコンデンサ
１８第２の蒸留塔
１９リボイラ
２０第３のコンデンサ
２１冷却器
２２モノマー回収タンク
２３重質油回収タンク
２４減圧装置
２５フィーダ
２６冷却器
３０制御装置
３１温度測定器
３２制御器
３３速度調整部
３４流量調整部
３５表示装置
Ｐ１〜Ｐ６ポンプ
Ｖ１〜Ｖ５調整弁
ＲＶ１，ＲＶ２逆止弁
Ｄ１〜Ｄ３ダクト
ａ〜ｌ配管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  In the present invention, plastics such as waste plastics are continuously pyrolyzed by heating them in the absence of oxygen with a pyrolysis deviceHeatIt relates to a decomposition apparatus.
[0002]
[Prior art]
Various plastics discharged from factories and homes include olefin resins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), and styrene resins such as polystyrene (PS) and acrylic-butadiene-styrene copolymer (ABS). There is something. In order to recover useful components from these waste plastics as resources, a method of thermally decomposing in the absence of oxygen and condensing the generated gas components to recover them as oil is generally employed. In particular, since a large amount of styrene resin is discharged as waste plastic, a technique for thermally decomposing it and recovering it as a styrene monomer is also important from a commercial aspect.
[0003]
Generally, in order to thermally decompose plastic, a thermal decomposition apparatus is used, and a typical one uses a tank-type thermal decomposer and another uses a tube-type thermal decomposer.
[0004]
The tank-type pyrolyzer has a tank body with a bottom formed in a conical shape. The upper part is a plastic inlet and a gas outlet that discharges the generated gas. The bottom is a residue discharge that discharges the residue generated by thermal decomposition. Each is provided with a heating part constituted by a heat insulating wall. Since the tank-type pyrolyzer can take a long residence time of plastic in the tank body, it is suitable for a batch system operation that requires a certain residence time.
[0005]
The tube-type pyrolyzer is constituted by an elongated reaction tube, and a heating part constituted by a heat insulating wall is arranged around the reaction tube. Then, when plastic is introduced from one end (introduction part) of the pyrolyzer heated to the pyrolysis temperature in the heating part, the plastic is gradually pyrolyzed in the absence of oxygen while passing through the inside. The generated gas is discharged from the end (discharge section).
[0006]
The tube-type pyrolyzer has an advantage that the heat transfer area per volume is large, the apparatus is small and the pyrolysis speed is high, and is particularly suitable for continuous operation. There are tube-type pyrolyzers with and without a screw for discharging residue. Residues can be easily discharged with the former type, but the volumetric efficiency is reduced by the amount of screws, and the latter has the opposite characteristics.
[0007]
In general, when a useful monomer component is recovered by thermally decomposing a plastic, various by-products other than the target monomer component are by-produced by thermal decomposition. For example, in the case of thermally decomposing polystyrene, a by-product such as styrene dimer, styrene trimer, toluene, ethylbenzene, and α-methylstyrene is produced in a certain ratio in addition to the styrene monomer. Depending on the temperature and pressure conditions, the proportion of undecomposed products increases in addition to by-products.
[0008]
According to experiments so far, it has been found that when a plastic is pyrolyzed, the yield of monomer components increases when pyrolyzed at a high temperature. For example, the thermal decomposition temperature for producing styrene monomer in high yield from polystyrene is about 700 ° C. On the other hand, when pyrolysis is performed at a low pressure, particularly in a reduced pressure region, the formation of by-products is suppressed, and the yield of monomer components is increased. These tendencies are similar when pyrolyzing various plastics.
[0009]
Therefore, in order to recover the target monomer component in a high yield, it is important to operate while maintaining the thermal decomposition temperature and pressure within the optimum range. However, in the case of batch-type pyrolysis using a tank-type pyrolyzer, since the temperature gradually rises to a predetermined temperature after the start of the reaction, the yield of the monomer component in that period decreases.
[0010]
For example, when batch-degrading polystyrene with a tank-type pyrolyzer, polystyrene is introduced into the tank in advance, sealed, heated in the absence of oxygen, and gradually raised in temperature. Then, thermal decomposition starts from about 350 ° C., and thermal decomposition occurs actively at about 370 ° C., and most of the polystyrene is thermally decomposed while rising to about 400 ° C. Therefore, the production rate of by-products per batch increases, and the yield of styrene monomer in the thermal cracker is only about 50% at most.
[0011]
On the other hand, when performing thermal decomposition continuously with a tubular pyrolyzer, the pyrolyzer is raised to a temperature suitable for thermal decomposition in advance, and polystyrene is continuously introduced into the pyrolyzer for thermal decomposition. Therefore, the production | generation rate of a by-product is suppressed significantly and the yield of the styrene monomer in a thermal decomposer can be raised to about 70%.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to recover the monomer components in a high yield by thermally decomposing plastic with a pyrolysis device that uses a tubular pyrolyzer, the temperature inside the tubular pyrolyzer is accurately maintained within a predetermined range. It is assumed that. For this purpose, it is desirable to insert the detector of the temperature measuring instrument into a tubular pyrolyzer, measure the internal temperature, and adjust the heating amount so that the measured value becomes constant. However, a tar-like high-temperature melt flows inside the tube-type pyrolyzer, and if foreign matter that prevents the flow of the protrusion protrudes, the flow is hindered and the tube is blocked. In addition, when the tubular pyrolyzer has a screw, it is essentially impossible.
[0013]
Therefore, a method of slightly exposing the tip of the temperature measuring unit on the inner wall surface of the tubular pyrolyzer is also conceivable. However, accurate temperature measurement is difficult because of the difference in temperature between the inner wall surface of the tubular pyrolyzer and the plastic melt and the accumulation of residues and coking on the inner wall surface. Therefore, conventionally, a method has been employed in which the temperature in the heating unit disposed around the tubular pyrolyzer is measured and temperature management is performed based on the measured value.
[0014]
However, the temperature measurement of the heating part is an indirect temperature management method. For example, when the flow rate of plastic flowing in the tube-type pyrolyzer fluctuates, the difference between the heating temperature and the pyrolysis temperature increases, and the accurate Temperature management becomes difficult.
Accordingly, an object of the present invention is to solve such a problem when a plastic is thermally decomposed by a tubular pyrolyzer, and an object of the present invention is to provide a new thermal decomposition method and a thermal decomposition apparatus for that purpose.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
As a result of various studies, the present inventors have operated the tubular pyrolyzer so as to maintain the temperature of the product gas discharged from the tubular pyrolyzer within a predetermined range. The present inventors have obtained the knowledge that the pyrolysis temperature is maintained in an optimum range, thereby suppressing the formation of by-products and recovering the target monomer component in a high yield, and the present invention has been completed based on the knowledge.
[0016]
That is, there is a close correlation between the pyrolysis temperature and the temperature of the product gas. If the pyrolysis temperature decreases for some reason, the temperature of the product gas also decreases accordingly, and conversely, if the pyrolysis temperature increases, the product gas Temperature rises. Moreover, it was found that the change in the pyrolysis temperature sensitively reflects the temperature change of the product gas. Even when the change in the pyrolysis temperature occurs due to the change in the amount of plastic supplied to the tube-type pyrolyzer, the temperature change appears as a change in the temperature of the product gas quickly and clearly. Therefore, by using the generated gas temperature as the management index for the thermal decomposition temperature, it is possible to accurately capture the thermal decomposition temperature change based on the change in the plastic supply amount, which was impossible with the conventional method using the heating section temperature as the management index. It becomes possible.
[0017]
  The first invention based on the above knowledge isA supply device 6 having a hopper 7, a melting part 8 and an extrusion part 9; a tubular pyrolyzer 2 having an introduction part 4 into which molten plastic from the extrusion part 9 is introduced and a discharge part 5 for product gas; A pyrolysis apparatus 1 having a heating unit 3 disposed so as to cover the periphery of a tubular pyrolyzer 2, and a temperature of a product gas installed in the product gas discharge unit 5 and flowing out from the discharge unit 5 is measured. A temperature measuring device 31, a controller 32 connected to the temperature measuring device 31, and a speed adjusting unit 33 connected to the controller 32 for adjusting the plastic extrusion speed from the supply device 6 to the thermal decomposer 2. And a flow rate adjusting unit 34 connected to the controller 32 for controlling the flow rate of the heated gas to the heating unit 3, the controller 32 controlling only the speed adjusting unit 33, Flow regulator 34 only Control mode-is the pyrolysis apparatus characterized by having a control mode switching means for selecting and executing a mode for simultaneously controlling the rate adjustment section 33 and the flow rate adjusting unit 34(Claim 1).
[0018]
  The second invention based on the above knowledge is the thermal decomposition described above.apparatusInThe controller 32 includes means for automatically controlling the speed adjusting unit 33 and the flow rate adjusting unit 34, and automatic / manual switching means for switching means for manual control.(Claim 2).
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process flow diagram of an apparatus for carrying out the method for thermally decomposing plastic according to the present invention. In the figure, 1 is a thermal decomposition apparatus, 2 is a thermal decomposer, 3 is a heating section, 4 is an introduction section, 5 discharge section, 6 is a supply apparatus, 7 is a hopper, 8 is a melting section, 9 is an extrusion section, 10 is Heating furnace, 11 is a burner, 12 is a blower, 13 is an exhaust fan, 14 is a first condenser, 15 is a first distillation column, 16 is a reboiler, 17 is a second condenser, 18 is a second distillation column, 19 is a reboiler, 20 is a third condenser, 21 is a cooler, 22 is a monomer recovery tank, 23 is a heavy oil recovery tank, 24 is a decompression device, 25 is a feeder, 26 is a cooler, P1 to P6 are pumps, V1 to V5 are regulating valves, RV1 and RV2 are check valves, D1 to D3 are ducts, and a to l are pipes.
[0021]
The thermal decomposition apparatus 1 includes a tubular thermal decomposer 2 and a heating unit 3 disposed so as to cover the periphery of the thermal decomposer 2. The pyrolyzer 2 formed in the shape of an elongated straight cylinder is made of a metal material such as stainless steel having excellent heat resistance and heat conductivity, and is provided with a plastic introduction portion 4 at one end thereof and the other end portion. The product gas discharge section 5 is provided at the bottom. The plastic introduced from the introduction unit 4 is pyrolyzed while moving inside the pyrolyzer 2, and the resulting product gas is discharged from the discharge unit 5.
[0022]
The diameter of the pyrolyzer 2 is about several tens to several hundreds mm, and the length is about 1 to several tens of meters. However, the diameter is not limited to this, and the diameter and length are increased when the processing amount is increased. Is appropriately increased. In addition, it is desirable to provide a trap having an enlarged diameter or the like for accumulating carbide residues generated during pyrolysis in the vicinity of the discharge portion 5 of the pyrolyzer 2.
[0023]
The heating unit 3 has a cylindrical heating chamber surrounded by a heat insulating wall, and a heating gas (combustion gas) of about 800 ° C. from the heating furnace 10 is supplied to the heating chamber by a duct D2, and after the heat exchange The exhaust gas is used as a heating source for the reboiler 16 for heating the first distillation column 15 and the reboiler 19 for heating the second distillation column 18 from the duct D3 provided with the exhaust fan 13, and then an exhaust gas treatment device (not shown). ). The duct D3 can be supplied with dilution air (cooling air) for lowering the temperature of the exhaust gas, and the flow rate of the dilution air is adjusted by the adjusting valve V5.
[0024]
The heating furnace 10 is supplied with a burner 11 for burning heavy oil or other liquid fuel from the heavy oil recovery tank 23, an auxiliary burner 11a for burning gas fuel from the decompression device 24, and combustion air. A blower 12 is provided. High-temperature combustion gas generated by combustion is supplied to the heating unit 3 from the duct D2 as heating gas. The heating furnace 10 can be supplied with dilution air (cooling air) for lowering the temperature in the furnace, and the flow rate of the dilution air is adjusted by the adjusting valve V4.
[0025]
In order to supply molten plastic to the pyrolyzer 2, a supply device 6 is provided. The supply device 6 can generally use an extruder for plastic injection molding, and usually includes a hopper 7, a melting portion 8 and an extrusion portion 9. A plastic piece finely pulverized by a pulverizing apparatus (not shown) is received by the hopper 7 through a pipe a provided with a feeder 25 and supplied from there to the melting part 8.
[0026]
An electric heater is built in the melting section 8 and the supplied plastic piece is heated and melted at, for example, 150 ° C. to 250 ° C. The molten plastic is extruded into the pipe b from the extruding section 9 containing a screw rotating at a predetermined speed, and is supplied to the introducing section 4 of the pyrolyzer 2.
[0027]
The product gas flowing out from the discharge section 5 of the pyrolyzer 2 is introduced into the first capacitor 14 through the pipe c. The product gas exchanges heat with a cooling medium such as cooling water in the heat exchanging section of the first condenser 14, and the condensed high boiling point component is supplied to the middle stage of the first distillation column 15 through the pipe e, so that it does not condense. The component is sucked into a pipe d provided with a decompression device 24 such as a vacuum pump. The low boiling point component discharged from the decompression device 24 generally has a bad odor and is supplied to the auxiliary burner 11a of the heating furnace 10 for incineration.
[0028]
A reboiler 16 is installed at the bottom of the first distillation column 15, and a second condenser 17 is connected to a pipe f extending from the top of the column. The second capacitor 17 is the same as the first capacitor 14, and the condensed component is discharged from the pipe g provided with the pump P2. A part of the condensed component is refluxed to the upper part of the first distillation column 15, and the rest is recovered in the heavy oil recovery tank 23 via the check valve RV1. Further, the low boiling point component that does not condense is sucked into the pipe d provided with the pressure reducing device 24 and incinerated by the auxiliary burner 11a of the heating furnace 10.
[0029]
The bottom of the first distillation column 15 and the middle stage of the second distillation column 18 are connected by a pipe h provided with a pump P3. And the reboiler 19 is installed in the bottom part of the 2nd distillation column 18, and the 3rd capacitor | condenser 20 is connected to the piping i extended from a tower top. The third capacitor 20 is the same as the first capacitor 14, and the condensed component is discharged from the pipe j provided with the pump P4. A part of the condensed component is refluxed to the upper part of the second distillation column 18, and the rest is recovered in the monomer recovery tank 22 via the cooler 21. Further, the low boiling point component that does not condense is sucked into the pipe d provided with the pressure reducing device 24 and incinerated by the auxiliary burner 11a of the heating furnace 10.
[0030]
The bottom of the second distillation column 18 is connected to the heavy oil recovery tank 23 by a pipe k provided with a cooler 26, a pump P5 and a check valve RV2. A pipe l provided with a pump P6 is connected to the heavy oil recovery tank 23, and heavy oil is supplied to the burner 11.
The decompression device 24 can set the decompression level of the pyrolyzer 2, the first distillation column 15 and the second distillation column 18 by adjusting valves V1 to V3, respectively.
[0031]
FIG. 2 is a process flow diagram showing a control device for performing temperature management of the pyrolyzer 2 shown in FIG. The control device 30 adjusts the extrusion speed of the temperature measuring device 31 that measures the temperature of the product gas flowing out from the discharge portion 5 of the thermal decomposition device 2 that constitutes the thermal decomposition device 1, the controller 32, and the supply device 6. A flow rate adjusting unit 34 for adjusting the flow rate of the heating gas to the speed adjusting unit 33 and the heating unit 3 is provided. The temperature measuring device 31 is connected to a display device 35 such as a temperature indicator. The controller 32 and the display device 35 can be provided on the monitoring panel.
[0032]
The temperature measuring device 31 has a thermocouple type or resistance type temperature detection unit, and transmits the temperature change of the generated gas to the controller 32 as an electric signal change. The controller 32 can be composed of, for example, a microcomputer. For example, the flow rate of plastic supplied to the pyrolyzer 2 and the heating to the heating unit 3 so that the temperature detection value of the temperature measuring device 31 becomes a preset value. A control program for controlling at least one of the gas flow rates can be stored in the storage unit.
[0033]
The plastic supply flow rate to the pyrolyzer 2 can be controlled by controlling the extrusion speed of the supply device 6. In the present embodiment, the speed of the drive motor that rotates the screw of the extruding unit 9 is configured to be controlled by thyristor control by the speed adjusting unit 33.
[0034]
The heating gas flow rate to the heating unit 3 can be controlled by controlling the flow rate of the heating gas in the duct D2 connecting the heating furnace 10 and the heating unit 3. In the present embodiment, the drive unit of the flow rate adjusting unit 34 provided in the duct D2 is configured to be driven by a control signal from the controller 32. The flow rate adjusting unit 34 is configured by a control valve that can be remotely controlled. Further, either the speed adjusting unit 33 or the flow rate adjusting unit 34 can be omitted.
[0035]
Next, a general method for thermally decomposing plastic will be described with reference to FIG. In the following description, waste polystyrene is used as an example of plastic, but the same applies to other plastics.
Prior to thermal decomposition, the decompressor 24 is operated to replace the thermal decomposition system and distillation system from the thermal decomposer 2 to the third condenser 20 with an inert gas such as nitrogen gas, and these systems are free of oxygen. Put it in a state.
[0036]
When the replacement with the inert gas is completed, the supply of the inert gas to the system is stopped while the operation of the decompression device 24 is continued, and then the pyrolyzer 2, the first distillation column 15 and the second distillation column 18 are stopped. Is set to a predetermined reduced pressure value by adjusting valves V1 to V3. These adjusting valves V1 to V3 are provided with pressure gauges (not shown) at the respective portions, and are adjusted while monitoring them. Moreover, a pressure measuring device is installed in each of the pyrolyzer 2, the first distillation column 15 and the second distillation column 18, and the control valves V1 to V3 are controlled by the controller so that the measured pressure value becomes a preset value. It is also possible to provide a pressure control device configured to control each of the above.
[0037]
Along with the above operation, the temperature of the pyrolyzer 2, the first distillation column 15 and the second distillation column 18 is raised to a range suitable for thermal decomposition. Specifically, the temperature of the pyrolyzer 2 is adjusted by supplying heated gas to the heating unit 3, and the temperatures of the first distillation column 15 and the second distillation column 18 are adjusted by the respective reboilers 16 and 19.
[0038]
Further, along with the operations described above, the supply device 6 is operated to prepare for the supply of molten polystyrene to the pyrolyzer 2. Waste polystyrene (hereinafter simply referred to as polystyrene) is pulverized to about 10 mm or less by a pulverizer and supplied to the hopper 7 of the supply device 6 by a feeder 25 (FIG. 1). When polystyrene is a foam, the volume is reduced using a solvent such as styrene, and is further granulated and supplied to the hopper 7.
[0039]
Next, the polystyrene supplied from the hopper 7 to the melting portion 8 is heated and melted at 150 to 250 ° C. there. The obtained molten polystyrene is extruded from the extruding unit 9 operating at a predetermined screw speed, and is supplied to the introducing unit 4 of the pyrolyzer 2 through the pipe b. The molten polystyrene supplied to the pyrolyzer 2 is gradually pyrolyzed and evaporated in the absence of oxygen at a temperature of about 500 ° C. to 700 ° C. and a pressure of about 50 Torr while passing through it. It flows out from the discharge part 5.
[0040]
The product gas contains by-products such as styrene dimer, styrene trimer and toluene in addition to the styrene monomer. The product gas that has flowed out is supplied to the first condenser 14 from the pipe c, and the high-boiling components cooled and condensed there flow out from the pipe e provided with the pump P1 to the middle stage of the first distillation column 15 and are not condensed. The boiling point component flows out to the pipe d.
[0041]
The first distillation column 15 can be either a tray type or a packed type filled with a lash ring or a pole ring. However, the first distillation column 15 is packed to perform vacuum distillation at about 20 to 100 Torr so that it can be distilled at a relatively low temperature. The formula is desirable. When vacuum distillation is performed by heating the reboiler 16 in the first distillation column 15, low boiling components such as toluene having a boiling point lower than that of the styrene monomer are distilled from the top of the column and discharged to the second condenser 17. In addition, the distillation rate of a low boiling point component is about 3 to 5% of the supplied polystyrene.
[0042]
The high boiling point component (heavy oil) condensed by the second condenser 17 flows out to the pipe g provided with the pump P2, and the low boiling point component not condensed flows out to the pipe d. A part flowing out to the pipe g returns to the upper stage of the first distillation column 15, and the rest is recovered in the heavy oil recovery tank 23. The reflux ratio in the first distillation column 15 is desirably about 50. On the other hand, from the bottom of the first distillation column 15, the high boiling point component flows out to the middle stage of the second distillation column 18 through the pipe h provided with the pump P <b> 3.
[0043]
The second distillation column 18 is also the same as the first distillation column 15, and high-boiling components containing a styrene monomer are distilled under reduced pressure in a pressure range of 20 to 100 Torr. When vacuum distillation is performed by heating the reboiler 16 in the second distillation column 18, low-boiling components including styrene monomer are distilled from the top of the column and discharged to the third condenser 20.
[0044]
In the third capacitor 20, the high boiling point component substantially consisting of styrene monomer is condensed and flows out to the pipe j provided with the pump P4, and the high boiling point component (about 1% of the supplied polystyrene) not condensed flows out to the pipe d. . A part flowing out to the pipe j returns to the upper stage of the second distillation column 18, and the rest is cooled by the cooler 21 and then recovered to the monomer recovery tank 22. The reflux ratio in the second distillation column 18 is preferably about 3.
From the bottom of the second distillation column 18, a component having a higher boiling point flows out into the pipe k provided with the pump P <b> 5, is cooled by the cooler 26, and is recovered in the heavy oil recovery tank 23.
[0045]
The styrene monomer of the product gas flowing out from the pyrolyzer 2 is purified to a high purity by these distillation operations. For example, when the first distillation column 15 and the second distillation column 18 having a height of about 10 m are used and vacuum distillation is performed under the above conditions, a styrene monomer having a purity of about 99.7% can be recovered by about 70% of the polystyrene supply amount. . The heavy oil separated and recovered by the distillation operation is about 20 to 30% of the polystyrene supply amount, but is effectively used as the fuel for the heating furnace 10 as described above.
[0046]
Next, the thermal management temperature management method, which is a feature of the present invention, will be described with reference to FIG. The temperature of the product gas flowing out of the pyrolyzer 2 during operation is continuously measured by the temperature measuring device 31, and the measurement signal is transmitted to the controller 32. The controller 32 outputs a control signal to the speed adjusting unit 33 to control the extrusion speed of the supply device 6 so that the measured value becomes a preset value, and outputs a control signal to the flow rate adjusting unit 34. The flow rate of the heating gas to the heating unit 3 is controlled, or the control signal is output to both the speed adjustment unit 33 and the flow rate adjustment unit 34 to simultaneously control the extrusion speed of the supply device 6 and the flow rate of the heating gas to the heating unit 3. The three control modes can be selected and executed.
[0047]
That is, the controller 32 is provided with a control selection means for switching the above three control modes, and the temperature control can be performed in any one of the control modes by the selection. The controller 32 is provided with an automatic-manual switching means and a manual operation means, and the speed adjustment unit 33 and / or the flow rate adjustment unit 34 can be operated manually by switching to manual operation. It should be noted that the controller 32 is not provided, and only the manual operating device and the display device 35 are provided on the monitoring panel, and the thermal decomposition temperature can be managed only manually.
[0048]
For example, when the control mode in which the speed adjustment unit 33 is automatically controlled and the flow rate adjustment unit 34 is manually operated is selected, the heating gas supply amount to the heating unit 3 is manually adjusted to be constant. If for some reason the flow rate of the molten plastic supplied from the supply device 6 to the thermal cracker 2 decreases, the temperature of the product gas rises in a sensitive manner. Upon receiving the measurement signal from the temperature measuring device 31, the controller 32 outputs a control signal to the speed adjustment unit 33 so as to increase the extrusion speed of the supply device 6. Conversely, when the flow rate of the molten plastic increases, the temperature of the product gas decreases, so the controller 32 outputs a control signal to the speed adjusting unit 33 so as to decrease the extrusion speed of the supply device 6.
[0049]
In the mode of automatically controlling the speed adjusting unit 33, even when the heating gas flow rate is manually adjusted to be constant, the heating gas temperature rises for some reason or the property of the plastic changes. Even when the temperature of the product gas rises, the controller 32 outputs a control signal to the speed adjustment unit 33 so as to increase the extrusion speed of the supply device 6. In the opposite case, the controller 32 outputs a control signal to the speed adjusting unit 33 so as to lower the extrusion speed of the supply device 6.
[0050]
When the control mode in which the flow rate adjusting unit 34 is automatically controlled and the speed adjusting unit 33 is manually operated is selected, the flow rate of the molten plastic to the pyrolyzer 2 is manually adjusted to be constant. However, if the flow rate of the molten plastic supplied from the supply device 6 to the thermal decomposer 2 decreases for some reason, the temperature of the product gas rises. Upon receiving the measurement signal from the temperature measuring device 31, the controller 32 outputs a control signal to the flow rate adjusting unit 34 so as to reduce the flow rate of the heated gas to the heating unit 3. On the other hand, if the flow rate of the molten plastic increases for some reason, the temperature of the product gas decreases, so the controller 32 outputs a control signal to the flow rate adjustment unit 34 so as to increase the flow rate of the heating gas to the heating unit 3. .
[0051]
In the mode in which the flow rate adjusting unit 34 is automatically controlled, the controller 32 also controls the heating unit 3 even when the temperature of the heated gas rises for some reason or when the temperature of the product gas rises due to the change in the properties of the plastic. A control signal is output to the flow rate adjustment unit 34 so as to reduce the flow rate of the heated gas to the flow rate. In the opposite case, the controller 32 outputs a control signal to the flow rate adjusting unit 34 so as to increase the flow rate of the heated gas to the heating unit 3.
[0052]
When the mode for automatically controlling both the speed adjusting unit 33 and the flow rate adjusting unit 34 is selected, the temperature of the product gas rises when the flow rate of the molten plastic supplied from the supply device 6 to the thermal decomposer 2 decreases for some reason. . Upon receiving the measurement signal from the temperature measuring device 31, the controller 32 outputs a control signal to the speed adjusting unit 33 so as to increase the extrusion speed of the supply device 6 and also decreases the flow rate of the heating gas to the heating unit 3. A control signal is output to the flow rate adjusting unit 34. Thus, by performing both controls simultaneously, each control amount can be reduced. Conversely, when the flow rate of the molten plastic increases, the temperature of the product gas decreases, so that the controller 32 outputs a control signal to the speed adjusting unit 33 so as to lower the extrusion speed of the supply device 6 and also heats the heating unit 3. A control signal is output to the flow rate adjusting unit 34 so as to increase the gas flow rate.
[0053]
【The invention's effect】
  As described above, the thermal decomposition of the plastic according to the present invention.apparatusIsA pyrolyzer 1 having a supply device 6, a tubular pyrolyzer 2, a temperature measuring device 31 for measuring the temperature of the product gas installed in the product gas discharge unit 5 and flowing out from the discharge unit 5, and the temperature A controller 32 connected to the measuring device 31, a speed adjusting unit 33 connected to the controller 32 for adjusting the plastic extrusion speed from the supply device 6 to the pyrolyzer 2, and connected to the controller 32. A flow rate adjusting unit 34 for controlling the flow rate of the heated gas to the heating unit 3. The controller 32 has a mode for controlling only the speed adjusting unit 33 and a mode for controlling only the flow rate regulator 34. In addition, control mode switching means for selecting and executing a mode for simultaneously controlling the speed adjusting unit 33 and the flow rate adjusting unit 34 is provided.
  in this waySince there are three modes to control, the optimal control mode can be selected under various conditions.The temperature of the product gas flowing out of the pyrolysis temperature in a tubular pyrolyzerThe bestTo manageCan do. Thereby,It becomes possible for the first time to accurately control the thermal decomposition temperature, whereby the desired monomer component can be recovered in a high yield, and the effect is extremely great.When the mode for automatically controlling both the speed adjusting unit 33 and the flow rate adjusting unit 34 is selected, for example, when the temperature of the generated gas increases, the extrusion speed of the supply device 6 is increased and the flow rate of the heating gas is decreased. It will be. Thus, by performing both controls simultaneously, there is an effect that each control amount can be reduced.
[0054]
Moreover, unlike the conventional method in which the thermal decomposition temperature is controlled by the temperature of the heating section provided in the tubular pyrolyzer, the temperature management is not inaccurate due to fluctuations in the plastic supply amount. In addition, unlike the conventional method in which the detector of the temperature measuring device is directly inserted into the inside of the tubular pyrolyzer, there is essentially no influence due to accumulation of residues and coking.
[0055]
  Further, the controller 32 can be configured to have means for automatically controlling the speed adjusting unit 33 and the flow rate adjusting unit 34 and an automatic / manual switching means for switching means for manual control. By comprising in this way, management of the more optimal thermal decomposition temperature is attained, and the target monomer component can be collect | recovered by a high yield by it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process flow diagram of an apparatus for carrying out a plastic thermal decomposition method according to the present invention.
2 is a process flow diagram showing a control device for performing temperature management of the thermal decomposer of FIG. 1; FIG.
[Explanation of symbols]
1 Pyrolysis device
2 Pyrolyzer
3 Heating part
4 Introduction
5 discharge section
6 Supply device
7 Hopper
8 Melting part
9 Extrusion section
10 Heating furnace
11 Burner
11a Auxiliary burner
12 Blower
13 Exhaust fan
14 First capacitor
15 First distillation column
16 Reboiler
17 Second capacitor
18 Second distillation column
19 Reboiler
20 Third capacitor
21 Cooler
22 Monomer recovery tank
23 Heavy oil recovery tank
24 Pressure reducing device
25 Feeder
26 Cooler
30 Control device
31 Temperature measuring instrument
32 Controller
33 Speed adjuster
34 Flow rate adjuster
35 display devices
P1-P6 pump
V1 to V5 regulating valve
RV1, RV2 Check valve
D1-D3 duct
a ~ l piping

Claims

A supply device 6 having a hopper 7, a melting part 8 and an extrusion part 9; a tubular pyrolyzer 2 having an introduction part 4 into which molten plastic from the extrusion part 9 is introduced and a discharge part 5 for product gas; A pyrolysis apparatus 1 having a heating unit 3 disposed so as to cover the periphery of a tubular pyrolyzer 2, and a temperature of a product gas installed in the product gas discharge unit 5 and flowing out from the discharge unit 5 is measured. A temperature measuring device 31, a controller 32 connected to the temperature measuring device 31, and a speed adjusting unit 33 connected to the controller 32 for adjusting the plastic extrusion speed from the supply device 6 to the thermal decomposer 2. And a flow rate adjusting unit 34 connected to the controller 32 for controlling the flow rate of the heated gas to the heating unit 3, the controller 32 controlling only the speed adjusting unit 33, Flow regulator 34 only Control mode-pyrolysis apparatus characterized by having a control mode switching means for selecting and executing a mode for simultaneously controlling the rate adjustment section 33 and the flow rate adjustment section 34.

2. The controller 32 includes means for automatically controlling the speed adjusting unit 33 and the flow rate adjusting unit 34 and automatic / manual switching means for switching means for manual control. Pyrolysis device.