JP4819813B2 - ゴム製品の解重合による可燃性物質製造用プラント及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム製品の解重合による可燃性物質製造用プラント及び製造方法に関する。

欧州特許第０６９４６００号は、磨耗したタイヤの解重合により可燃性物質を製造するプラントおよび製造方法を開示する。所定量の磨耗したタイヤを減圧型解重合装置内に投入し、解重合温度を１００℃から１３５℃に維持し、この温度は解重合装置内に水と空気を導入することにより制御され、作業開始前に所定量の酸化カルシウムを添加する。上記特許によれば、ガス状の流体中に存在する液状の炭化水素微粒子によって構成される物質が得られる。このような物質はバーナーに運ばれてすぐに使用される。しかしながら、すでに述べたようにこの公知の方法においては、この製造された可燃性物質は直ちに使用して完全に熱エネルギーに変換しなければならず、その一部でさえも保存することはできない。さらに、このようにして得られた可燃性物質は発電に用いることもできない。

本発明の目的は、上記の問題を解消し、磨耗したタイヤ、より一般的にはゴム材料の除去を経済的な視点から特に有利なものとすることである。

本発明の別の目的は、磨耗したタイヤのように扱いにくい環境破壊的な廃棄物の、より効果的かつ合理的な除去に役立つものである。

本発明の効果は、本発明にかかる独立請求項に記載の特徴を有するプラントおよび操作方法の考案により達成される。その他の特徴は、従属請求項に関するものである。

本発明により、生産量の高い液体および保存可能な可燃性物質の製造を実現することができる。また、本発明のプラントによりデカンテーションした液体または当該液体と混合したディーゼル燃料を供給したディーゼルエンジン内で適切に濾過され空気と共に吸引されたガス状の物質を直ちに用いることもできる。さらに、このようにして得られた可燃性物質の物理化学的特性は、その他の処理を必要とすることなく複数の用途に十分対応可能であり、有害な濃度や量の汚染物質を生じることがないため環境基準の点でも完全に適合的である。また、タイヤなどに含まれる金属材料は残留物の最も多くを占めるが、この回収および再利用とその後の処理を通じて、その他の経済的な利点を実現することができる。タイヤ以外のゴム廃棄物材料の処理により、環境上の利点に加えて、経済的な利点を実現することも可能である。

本発明の上記およびその他の利点および特徴は、本発明の実践的な例示としての添付図面とあわせた以下の詳細な説明により当業者には明らかであり、限定的なものとして考えられるべきではない。

添付の図１〜図３を参照して、その基本的構造についていえば、本発明にかかる可燃性物質製造用のプラントは、以下の構成を有している。
‐上基部（１０）と下基部（１１）とを有し断面が円形のほぼ円筒形の胴体部からなる解重合装置（１）。この装置内部では、後で述べるように、開放可能な上基部（１０）から当該装置に導入されかつ下基部（１１）から所定の距離をおいて配置された水平格子（１９）上に堆積する、所定量のタイヤまたはその他のゴム製品の解重合が起こる。この水平格子（１９）は対応する隙間（１００）を形成し、後で述べるように、この隙間（１００）を可燃性の空気が通過する。
‐当該解重合装置（１）の下流に配置された分別器または相分離器（２）。この分別器または相分離器（２）は、上基部（２０）と下基部（２１）とを有し断面が円形のほぼ円筒形の胴体部からなり、解重合装置（１）の上基部（１０）の開口部（１２）とこれに対応する分別器（２）の上基部（２０）の開口部（２２）との間に配置されたパイプ（３）によって解重合装置（１）に接続されている。当該分別器（２）は、解重合装置（１）から出てくる製品の少なくとも液相の一部を気相から分離するもので、このようにして分離された液相体のための出口（２３）および、ほぼ気相である製品の残部のための出口（２４）を備える。
‐解重合装置（１）及び相分離器（２）を減圧状態に維持する、すなわち減圧するための吸引器（４）。この吸引器（４）は、２つの対応するパイプ（６，７）により、上流が分離器（２）に設けられた気相体用出口（２４）に接続され、下流がバーナー（５）に接続されており、解重合装置（１）から出てくるほぼ気相である製品をバーナー（５）に供給する。

好ましくは、解重合装置（１）の上基部（１０）は垂直ガイド（１３）に装着されており、ピニオンと歯付ラック（１５，１６）によって電気モータ（１４）に接続されて、上基部（１０）を昇降可能としている。すなわち、解重合装置（１）内で処理される材料の導入と、引き続いて当該上基部の密閉とを可能とする。この密閉は、上基部（１０）の下に位置する円形シールにより保証され、かつ解重合装置（１）の上部円形端部と一致する。

解重合装置（１）は、その下基部（１１）の近傍にバルブ（１７）を備える開口部を有する。この開口部は、キャリッジの上に配置されたバーナー（１８）の通路となる。このバーナーは、後で説明するように、解重合装置に導入されたゴム製品の燃焼を開始する機能を有する。

前記隙間（１００）では、必要な場合には水を輸送する。

好ましくは、３つの熱制御センサ（８１，９１，３１）が配置される。このうち、第１のセンサ（８１）は、解重合装置（１）の隙間（１００）内に配置され、前述の格子（１９）に対して下方の位置で空気の温度を検知する。第２のセンサ（９１）は、解重合装置（１）の上基部（１０）の下方または内面に配置され、解重合の間、製品堆積の温度を検知する。第３のセンサ（３１）は、解重合装置（１）を相分離器（２）に接続するパイプ（３）内に配置され、相分離器（２）に搬送される流体の温度を検知する。

先に述べたように、相分離器（２）は、上基部（２０）と下基部（２１）とを有する断面が円形のほぼ円筒形の胴体部からなり、このようにして上基部（２０）と下基部（２１）は対応するチャンバ（２５）を形成する。チャンバ（２５）の側面には隔壁または壁部（２６）が配置されており、上側が閉じられ下側が開いている第２のチャンバ（２７）を形成している。

当該第２チャンバ（２７）は、胴体部（２）の下基部（２１）の開口部（２４）に対応する端部を有する垂直パイプ（２８）を収容している。このパイプ（２８）の他端は壁部（２６）の下開口部から所定の距離をおいて配置されている。このようにして、パイプ（２８）はパイプ（６）により吸引器（４）に接続される。分離器（２）が備える当該開口部（２３）の下部には、分離器からの液体が輸送パイプ（２９０）によって輸送される容器（２９）が配置されている。当該容器（２９）は、胴体部（２）の上基部（２０）から所定の距離をおいて配置された１つ以上のインジェクタまたは噴霧器（２９２）によって、チャンバ（２５）にそこから排出された液体を再導入するポンプ（２９１）に接続される下開口部（２９３）を有する。

容器（２９）の当該開口部（２９３）と当該ポンプ（２９１）との間は、パイプ（２９５）によって接続され、ポンプ（２９１）とインジェクタ（２９２）との間は、その終端部がチャンバ（２５）内にあって胴体部（２）の上基部（２０）を通過するさらなるパイプ（２９６）によって接続される。

さらに、当該容器（２９）は、ポンプ（２９１）によって再循環しない液体を排水する上開口部（２９４）を有しており、この容器（２９）は、実際には、本発明の液相炭化水素製造を構成するものである。当該パイプ（２９０）の長さは、吸引器（４）が影響を及ぼす範囲に関連し、吸引器（４）が容器（２９）の上開口部（２９４）から空気を吸引できないような態様で決定される。例えば、吸引器（４）の範囲が１５０ｍｍ水柱であれば、パイプ（２９０）の下端と容器（２９）の排水用開口部（２９４）との間の距離は１５０ｍｍより大きくなければならない。

当該吸引器（４）は、胴体部（２）内のパイプ（２８）からのほぼ気相の製品を吸引する作用、及びバーナー（５）へ導入する前にこれらの製品を圧縮する作用を行う。吸引器（４）およびバーナー（５）はいずれも公知のタイプのものであるので、これ以上は説明しない。

上記説明したプラントの動作は、以下のとおりである。

処理対象のタイヤおよびその他のゴム製品および酸化カルシウムが解重合装置（１）に導入され、解重合装置（１）の上基部（１０）が閉じられると、バーナー（１８）は各キャリッジ（１８０）によって解重合装置の内部に配置される。次に、所定の時間（例えば５〜１０分の間のプログラム可能な時間）の間バーナー（１８）を作動させ、タイヤの燃焼を開始する。

その後、バーナー（１８）を停止して解重合装置（１）から取り出す。燃焼は、隙間（１００）および基部水平格子（１９）上に位置する開口部（Ｘ）を介して隙間（１００）の下に配置されたバルブ（Ｙ）を通過する空気によって、自律的に継続する。以上の動作中、バルブ（Ｙ）は常に開放されている。解重合装置（１）内で行われる熱プロセスでは、動作温度はおよそ１００℃〜１３５℃であり、気圧は大気圧よりも低い１０ｍＢａｒ以下である。このプロセスは、解重合装置に導入される製品のゴムの解重合と、解重合により得られる可燃性微粒子からなる２相混合物の形成を含む。

下流に配置された吸引器（４）により減圧状態が保証されるため、相分離器（２）にやってくる流体は、その内部で少なくとも液相の一部分が気相から物理的に分離される。詳細には、流体が開口部（２２）を通って分離器（２）に入ると、冷却され、凝縮現象が起こり、このようにして生成された液体が胴体部（２）の下部（２１）へと導かれ、そこからパイプ（２９０）を通って、容器（２９）に到達する。

また、ほぼ気相体はパイプ（２８）およびパイプ（６）に吸引されて圧縮され、バーナー（５）に送られる。ポンプ（２９１）に吸引されてチャンバ（２５）内のインジェクタ（２９２）により粉砕された液体は、液相の粒子はインジェクタから出てくる粒子の周囲に凝集しやすいため、上述の凝縮を伴う。容器（２９）から引き出される液体は、タンク、缶、およびその他デカンテーション可能で適切な容器に保存可能な可燃性物質であり、サイクルの終わりに採ったサンプルについて行った分析の結果、後掲する表１に示す物理化学的特性を有する。

特に行われた分析の結果、バーナー（５）から出てくるガスは後掲する表２に示す特性を示す（テスト方法は、ＤＭ２５．０８．２０００−Ｕｎｉｃｈｉｍ Ｎｏ．４９４−ＵＮＩ １０４９３−Ｈａｎｄｂｏｏｋｓ Ｕｎｉｃｈｉｍ Ｎｏ．１２２，１５８による）。

実験プラントで行われた試験により、タイヤ重量の３５％〜４０％の範囲の可燃性の液体（解重合装置１に導入され処理されるタイヤ１０００ｋｇにつきおよそ３５０ｋｇ〜４００ｋｇの液体）の製造を確認することが可能となった。このようにして製造された可燃性の液体は、有利に通常のディーゼルエンジンに供給することができ、ディーゼル燃料と混合することもできる。

解重合から発生する蒸気と下記のように導入される蒸気とを含む酸化カルシウム（処理対象の製品に対して１重量％〜３重量％の範囲の量が解重合装置１に導入される）は、解重合の際廃棄物から放出される塩素と硫黄に結合しながら解重合装置の底部に金属残留物とともに堆積する不活性塩からなる水酸化カルシウムの生成を確定する。このようにして、酸性物質が環境に取り込まれることが回避される。この残留物は、基本的に、解重合対象の製品の融点が解重合装置（１）の動作温度よりも高い装甲または金属構造である金属材料からなる。炭素、鋼、その他の金属を含むこれらの残留物は、鋳造所に直行するか、または各種の金属部品を炭素が大部分を占める非金属部品から分離するために選択することができ、別々に用いることができる。

センサ（８１）が検知する温度が５０℃を超えるとき、当該隙間（１００）に、添付の図面には図示しない対応するバルブを介して水が導入される。センサ（８１）が検知する温度が上昇すると、隙間（１００）に導入される水の量は増加する。

センサ（９１）（３１）が検知する温度が１３５℃を超え、およびそれぞれ２００℃を超えるとき、バーナー（５）または図４に模式的に示すプラントを参照するとエンジン（９３）からのガス需要が減少する。ガスの生産量が所定の値よりも低い場合、このような状況は解重合対象の大半を使い果たしたことを意味するとして、サイクルは終了する。解重合装置（１）の隙間（１００）内の気圧を測定することにより、別のプロセス制御を行うこともできる。詳細には、当該隙間に置かれた気圧センサによって局所的な気圧が大気圧よりも高いかどうかを確認し、当該隙間（１００）内の気圧が再び大気圧よりも小さくなるまで、バルブ（Ｙ）を通じて空気を再び導入させながら解重合装置（１）により少ない量の空気を吸入して燃焼を緩やかにし、これによって熱化学プロセスを緩やかにすることができる。

図１を参照すると、解重合装置（１）は、固定構造（１）に支持された固定体であって、基部（１９，１１）が当該固定体に水平軸を有するヒンジにより接続されて、その開口部がサイクルの終わりに残留物を取り除くための落し戸（破線参照）とされている。

図２を参照すると、解重合装置（１）は、固定構造（１０３）に支持され水平軸（１０４）を有するヒンジにより接続された胴体部であって、対応するモータ減速機（１０５）による転倒運転を可能として、サイクルの終わりに、上基部（１０）、すなわちこの場合には除去にも用いられる装填口から残留物の除去を行う。いずれの場合にも、図３に詳細に示すように、解重合装置（１）の上基部（１０）の開口部（１２）は、解重合装置（１）を相分離器（２）に接続するパイプ（３）の対応する端部の内部で伸縮自在に延伸される。密閉シールは、当該引き伸ばされた部分とパイプ（３）との間にいくつかのＯリング（１２３）を配置することにより実現する。

ここに記載の設備の部品の開始と調整は、プログラム可能な電子手段により自動制御可能である。かかるプログラム可能な手段は、工業オートメーションの技術者にとっては公知のタイプであるため、これ以上詳細には説明しない。

図４を参照すると、分離器（２）の出口において、ほぼ気相体の別の処理が実現される。より詳細には、分離器（２）の出口のほぼ気相体は、対応するパイプ（９）を通って脱オイルフィルタ（９０）に到達する。ここから、濾過されたガスはフィルタ（９０）の上基部を同吸引器（４）に接続する対応するパイプ（９２）を通って上述した吸引器（４）に到達する。この吸引器（４）は、対応するダクト（９４）によってディーゼルエンジン（９３）の吸引に接続されており、このエンジン（９３）の可燃性の空気が吸引される同じセクション内で濾過されたガスを搬送する。

このエンジン（９３）は、ドライブシャフト（９６）によって発電機（９５）に接続されており、この発電機（９５）は、電気供給ネットに接続されていてもよい。当該フィルタ（９０）は、通常脱オイルガスに用いられるタイプのものであり、公知である。例えば、油性の粒子が水滴上に付着し落ちる非常に薄い金属ワイヤのパッケージを備える「デミスター」とよばれるタイプのフィルタが用いられる。このようにしてガスから分離されフィルタ（９０）の下部に集められた油性の液体は、対応するダクト（９７）によって容器（２９）に搬送される。

エンジン（９３）には、相分離器（２）で製造され、通常は微量の石炭を除去するために所定の時間デカンテーションされた液体が供給されてもよい。エンジン（９３）には、また、デカンテーションした液体とディーゼル燃料とを含む混合物を、もちろんディーゼル燃料のみに加えて供給してもよい。解重合装置（１）に導入された製品の解重合のプロセス、および分離器（２）における相分離に関連しては、図１〜図３を参照してすでに説明したケースと比較しての違いはなく、ガス物質の処理が異なるだけである。

フィルタ（９０）の出口のガスに対して特に行われた分析により、後掲の表３に示す特性が確認された。

ディーゼルエンジンに空気とともに導入される濾過されたガスは、ディーゼルエンジンの動作条件について、エンジンの動作に必要とされるエネルギーの５％〜２０％に対して寄与し、エネルギーの残りの部分は同プラントにより製造されたデカンテーションされディーゼル燃料と混合された液体によって供給される。バランス負荷抵抗に接続された３０ＫＶＡ３相非同期電気モータに連結されたフォード８０ＨＰ吸引ディーゼルエンジンによって、実験がおこなわれた。

表４に、４つの試験の結果を示す。各試験では、空気および１／５の容積のディーゼル燃料と混合したデカンテーションした油を供給したエンジンに与えられたパワーを測定した。続いて、液体／ディーゼル燃料混合物の流量を変更せずに濾過されたガスがエンジンの空気吸入部に送られ、ガスの流量を測定することにより、ガスに関する熱出力と新たに電気出力の値を測定した。

このようにしておこなわれた各試験において、ガスの熱力学的変形の出力に対する積極的な寄与はおよそ２０％となった。

表４において、第１列で用いられる符号は以下を意味する。
‐Ｐ_oil：プラントにより製造された油を、エンジンにより吸入された空気にガスを加えることなくエンジンに供給することによって負荷抵抗により吸収された出力（Ｐ_oil＝１．７３＊Ｖ_oil＊Ｉ_oil）。
‐Ｐ_oil+gas：プラントにより製造された油を、エンジンにより吸入された空気にガスを加えてエンジンに供給することによって負荷抵抗により吸収された出力（Ｐ_oil+gas＝１．７３＊Ｖ_oil+gas＊Ｉ_oil+gas）。
‐ΔＰ＝Ｐ_oil+gas−Ｐ_oil
‐ＣＲ：ガスの熱力学的変形の出力に対する寄与。

考慮の対象としたタイヤの解重合により得られたガスの低い熱出力は、６９５Ｋｃａｌ／Ｎｍ³に等しく、８０８Ｗｈ／Ｎｍ³と同等であると考えられる。

本発明にかかる可燃性物質の製造方法は、すでに述べたように、磨耗したタイヤなどのようなゴム製品の解重合相と、２相流体混合物の製造とからなり、当該混合物の液相の少なくとも一部分の分離と収集を伴う。解重合および相分離はいずれも、減圧条件下で実現される。ほぼ気相体はバーナーに供給可能であり、可燃性の空気とともにディーゼルエンジンその他に導入可能である。

実際には、実施の詳細は、要素の形状、サイズ、配置、用いられる材料の種類に関しては変化してもよい。しかしながら、これらは本特許による解決方法の範囲内であり、本特許の保護の範囲である。

本発明にかかる相分離器およびバーナーとして用いられるプラントを示す概略図である。 解重合装置の別の実施形態を示す図である。 図１および図２の解重合装置の上部の拡大詳細図である。 製造された物質の用途が異なる場合の、図１に類似の図である。

Claims (8)

1. 内部に導入された所定量の製品の解重合が起こる減圧型解重合装置（１）を備えるゴム製品の解重合による可燃性物質の製造用プラントであって、
   前記解重合装置（１）から下流に配され、上基部（２０）と下基部（２１）とを有するほぼ円筒形の胴体部からなり、パイプ（３）によって前記解重合装置（１）に接続されている分別器または相分離器（２）を備え、
   前記位相分離器（２）は前記解重合装置（１）から出てくる製品の少なくとも液相体の一部を分離するものであり、この分離された液相体のための出口（２３）および、ほぼ気相である製品の残部のための出口（２４）を備えることを特徴とするプラントであり、
   前記解重合装置（１）は吸引器（４）により減圧され、この吸引器（４）は前記相分離器（２）から下流に配置されそして対応するパイプ（６）によって前記相分離器（２）に接続され、
   前記相分離器（２）は、上側が閉じられ下側が開いている第２のチャンバ（２７）を区切るように側面に隔壁または壁部（２６）が配置されたチャンバ（２５）を備え、前記第２チャンバ（２７）は前記相分離器（２）の下基部（２１）の前記開口部（２４）に対応する端部を有する垂直に配されたパイプ（２８）を収容しており、前記パイプ（２８）の他端は壁部（２６）の下開口部から所定の距離をおいて配置され、前記パイプ（２８）は前記パイプ（６）により吸引器（４）に接続され、前記相分離器（２）の液相体用の前記開口部（２３）の下には液体が対応するパイプ（２９０）を通って充填される容器（２９）が配置され、前記容器（２９）は、前記相分離器（２）の前記上基部（２０）から所定の距離をおいて配置された１つ以上のインジェクタまたは噴霧器（２９２）によって、チャンバ（２５）にそこから排出された液体を再導入するポンプ（２９１）に接続された下開口部（２９３）を有し、容器（２９）の前記開口部（２９３）と前記ポンプ（２９１）との間の接続はチューブ（２９５）によって実現され、前記ポンプ（２９１）と前記インジェクタ（２９２）との間の接続はその終端部が前記チャンバ（２５）内にあって前記相分離器（２）の前記上基部（２０）を通過するチューブ（２９６）によって実現され、前記容器（２９）はさらに前記ポンプ（２９１）によって再循環しない液体を排水する上開口部（２９４）を有していることを特徴とするプラント。
2. 前記解重合装置（１）の前記上基部（１０）は垂直ガイド（１３）に装着され、ピニオンと歯付ラック（１５，１６）の伝動により電気モータ（１４）の制御下におかれて昇降可能とされており、前記解重合装置（１）への製品の導入及び引き続いての前記解重合装置（１）の閉鎖を可能とすることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
3. 前記解重合装置（１）はその下基部（１１）近傍にキャリッジ付バーナー（１８）の通路となる開口部（１７）を有することを特徴とする請求項１に記載のプラント。
4. 複数の熱センサを備えることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
5. 前記解重合装置（１）は、可燃性の空気が通過する隙間（１００）を有する下基部（１１）を有し、前記隙間（１００）は前記下基部（１１）から所定の距離をおいて配置された水平格子（１９）下に設けられ、熱制御センサ（８１）が、前記水平格子（１９）に対して下方の位置で空気の温度を検知するため前記隙間（１００）内に配置され、前記熱制御センサ（８１）が検知する温度が５０℃を超えるとき、前記隙間（１００）に水が導入されることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
6. 前記解重合装置（１）は、可燃性の空気が通過する隙間（１００）を有する下基部（１１）を有し、気圧センサが前記隙間（１００）内の気圧を測定するため前記隙間（１００）内に配置され、局所的な気圧が大気圧よりも高いときには、当該隙間（１００）内の気圧が再び大気圧よりも小さくなるまで、解重合装置（１）に、より少ない量の空気を吸入して燃焼を緩やかにすることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
7. 解重合装置（１）は、固定構造（１０３）に支持され水平軸（１０４）を有するヒンジにより接続された胴体部であって、対応するモータ減速機（１０５）による転倒運転を可能として、サイクルの終わりに、上基部（１０）、すなわちこの場合には除去にも用いられる装填口から残留物の除去を行うことを特徴とする請求項１に記載のプラント。
8. ゴム製品の解重合による可燃性物質の製造プロセスであって、２つの相を有する流体混合物の製造を伴う解重合の一つの相を含み、かつ前記混合物の液相体をほぼ気相体から分離しそして少なくとも前記液相体を収集することを含み、前記解重合及び前記相分離は減圧された媒体内で行われるプロセスであり、
   前記液相体の気相体からの分離が、相分離器（２）によって行われ、
   前記相分離器（２）は、上側が閉じられ下側が開いている第２のチャンバ（２７）を区切るように側面に隔壁または壁部（２６）が配置されたチャンバ（２５）を備え、前記第２チャンバ（２７）は前記相分離器（２）の下基部（２１）の前記開口部（２４）に対応する端部を有する垂直に配されたパイプ（２８）を収容しており、前記パイプ（２８）の他端は壁部（２６）の下開口部から所定の距離をおいて配置され、前記パイプ（２８）は前記パイプ（６）により吸引器（４）に接続され、前記相分離器（２）の液相体用の開口部（２３）の下には液体が対応するパイプ（２９０）を通って充填される容器（２９）が配置され、前記容器（２９）は、前記相分離器（２）の上基部（２０）から所定の距離をおいて配置された１つ以上のインジェクタまたは噴霧器（２９２）によって、チャンバ（２５）にそこから排出された液体を再導入するポンプ（２９１）に接続された下開口部（２９３）を有し、容器（２９）の前記開口部（２９３）と前記ポンプ（２９１）との間の接続はチューブ（２９５）によって実現され、前記ポンプ（２９１）と前記インジェクタ（２９２）との間の接続はその終端部が前記チャンバ（２５）内にあって前記相分離器（２）の前記上基部（２０）を通過するチューブ（２９６）によって実現され、前記容器（２９）はさらに前記ポンプ（２９１）によって再循環しない液体を排水する上開口部（２９４）を有していることを特徴とするプロセス。

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