JP5678400B2 - 流動槽、流動槽からの固体粒子の排出方法および被処理物の処理方法 - Google Patents
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Description
樹脂の熱分解を行う装置としては、例えば、固形廃棄物投入口と、固体熱媒体投入口と、分解ガス取出口とを、また底部に固形廃棄物と固体熱媒体との混合物排出口を備えた熱分解炉が提案されている(特許文献1)。
(i)廃棄物を分解すると分解残渣が生成するので、固体熱媒体と一緒に排出して、焼却する必要がある。
(ii)熱分解炉の温度を高温に維持するために、熱分解炉へ高温の固体熱媒体を供給する必要がある。
また、固体粒子排出手段を設けた場合、固体粒子排出手段を通って、固体粒子とともに、樹脂の分解生成物を含むガスが漏れ出す場合がある。
本発明の流動槽は、さらに、前記第1の弁を開いている間は前記第1のホッパーにガスを供給し、前記第1の弁が閉じている間は前記第1のホッパーへのガスの供給を停止する制御手段を具備することが好ましい。
本発明の流動槽は、さらに、第2のホッパー内の固体粒子を排出する第2の固体粒子排出流路と、第2の固体粒子排出流路の途中に設けられた第2の弁と、常に、第1の弁および第2の弁の一方または両方が閉じるようにする制御手段とを具備することが好ましい。
本発明の流動槽は、さらに、第2のホッパーの下流に設けられた第3のホッパーと、第3のホッパー内の固体粒子を排出するロータリーバルブとを具備することが好ましい。
また、ホッパーへのガス供給流路が、流動化ガス供給流路から分岐した流路であることが好ましい。
また、流動槽が、さらに、第1のホッパー内の固体粒子を排出し、第2のホッパーに移送する第1の固体粒子排出流路と、第1の固体粒子排出流路の途中に設けられた第1の弁とを具備することが好ましい。
また、前記第1の弁を開いている間は前記第1のホッパーにガスを供給し、前記第1の弁が閉じている間は前記第1のホッパーへのガスの供給を停止することが好ましい。
また、流動槽が、さらに、第2のホッパー内の固体粒子を排出する第2の固体粒子排出流路と、第2の固体粒子排出流路の途中に設けられた第2の弁とを具備し、常に、第1の弁および第2の弁の一方または両方が閉じるようにすることが好ましい。
また、流動槽が、さらに、第2のホッパーの下流に設けられた第3のホッパーと、第3のホッパー内の固体粒子を排出するロータリーバルブとを具備することが好ましい。
(I)流動槽に入る直前の流動化ガス供給流路の圧力と、第1のホッパーの圧力とを同じにすることによって、一定の排出速度で流動層の固体粒子を排出する。
(II)前記排出速度と同じ供給速度で流動層に高温の固体粒子を供給する。
また、ホッパーへのガス供給流路が、流動化ガス供給流路から分岐した流路であることが好ましい。
また、流動槽が、さらに、第1のホッパー内の固体粒子を排出し、第2のホッパーに移送する第1の固体粒子排出流路と、第1の固体粒子排出流路の途中に設けられた第1の弁とを具備することが好ましい。
また、前記第1の弁を開いている間は前記第1のホッパーにガスを供給し、前記第1の弁が閉じている間は前記第1のホッパーへのガスの供給を停止することが好ましい。
また、流動槽が、さらに、第2のホッパー内の固体粒子を排出する第2の固体粒子排出流路と、第2の固体粒子排出流路の途中に設けられた第2の弁とを具備し、常に、第1の弁および第2の弁の一方または両方が閉じるようにすることが好ましい。
また、流動槽が、さらに、第2のホッパーの下流に設けられた第3のホッパーと、第3のホッパー内の固体粒子を排出するロータリーバルブとを具備することが好ましい。
本発明の流動槽からの固体粒子の排出方法によれば、固体粒子排出手段によってほぼ一定の排出速度で流動層の固体粒子を排出でき、かつ内部のガスが固体粒子排出手段から漏れ出しにくい。
本発明の被処理物の処理方法によれば、被処理物を高温の固体粒子で安定して処理でき、かつ該処理によって発生するガスが固体粒子排出手段から漏れ出しにくい。
以下に、これを、2つの実施形態を例に挙げて説明する。
図1は、樹脂を熱分解し、分解生成物を含む液体を回収する装置の第1の実施形態を示す概略図である。該装置は、樹脂を高温の固体粒子に接触させて、樹脂を熱分解する分解槽10(流動槽)と、固体粒子を加熱する固体粒子加熱装置12と、分解槽10から排出される分解生成物を含むガスから固体粒子を除去するサイクロン20と、サイクロン20から排出されるガスを冷却して液体を回収する第1の冷却装置22と、第1の冷却装置22から排出されるガスを冷却して液体を回収する第2の冷却装置24と、第2の冷却装置24から排出されるガスに含まれる液体のミストを回収するミストセパレータ26と、第1の冷却装置22、第2の冷却装置24およびミストセパレータ26で回収された液体の一部を冷却する第3の冷却装置28と、ミストセパレータ26から排出される流動化ガスを分解槽10に供給する流動化ガス供給流路30と、流動化ガス供給流路30の途中から分岐し、流動化ガスの一部を外部に排出する流動化ガス排出流路32と、流動化ガス供給流路30の途中に合流し、新鮮な流動化ガスを補充する流動化ガス補充流路34と、固体粒子加熱装置12で加熱された固体粒子を分解槽10に供給する固体粒子供給流路40と、分解槽10から排出された固体粒子を固体粒子加熱装置12に移送するコンベア42と、分解槽10から排出される分解生成物を含むガスをサイクロン20に供給する第1のガス流路50と、サイクロン20から排出されるガスを第1の冷却装置22に供給する第2のガス流路52と、第1の冷却装置22から排出されるガスを第2の冷却装置24に供給する第3のガス流路54と、第2の冷却装置24から排出されるガスをミストセパレータ26に供給する第4のガス流路56と、第1の冷却装置22、第2の冷却装置24およびミストセパレータ26で回収された液体をつぎの精製工程に移送する液体移送流路60と、液体移送流路60の途中から分岐し、液体の一部を第3の冷却装置28に供給する液体分岐流路62と、第3の冷却装置28で冷却された液体を第1の冷却装置22に供給する冷却用液体流路64と、液体を排出する液体排出流路66を具備する。
なお、「分解槽(流動槽)10に入る直前の流動化ガス供給流路30」とは、分解槽(流動槽)の本体102と流動化ガス供給流路30の合流点から3m以内の流路のことをいう。
第2の冷却装置24は、管式コンデンサである。第2の冷却装置24として、プレート式コンデンサ、スクラバ、スプレー塔等を用いてもよい。
第3の冷却装置28は、管式熱交換器である。第3の冷却装置28として、プレート式コンデンサ等を用いてもよい。
なお、分散装置104から吹き上げる流動化気体によって流動層106が充分に流動するのであれば、必ずしも撹拌装置108を設ける必要はない。
インターフェイス部は、各弁等と、処理部との間を電気的に接続するものである。
処理部は、下記の処理を行うものである。
第1のホッパー120内の固体粒子が所定量となった時点で、第1の弁130を開き、第1のホッパー120内の固体粒子を第1の固体粒子排出流路126経由で第2のホッパー122に排出する。同時に、第3の弁138を開き、ホッパーへのガス供給流路136経由で、第1のホッパー120へガスを供給する。固体粒子の排出後、第1の弁130を閉じる。
そして、第1ホッパー圧力計146の圧力が、流動化ガス供給流路圧力計144の圧力と同じになった時点で、第3の弁138を閉じる。ついで、第2の弁132を開き、第2のホッパー122内の固体粒子を第2の固体粒子排出流路128経由で第3のホッパー124に排出する。固体粒子の排出後、第2の弁132を閉じる。
ここで「圧力が同じ」とは、双方の圧力差が、圧力計の指示圧力の高い方の圧力の20%以内となることをいう。
また、制御装置140には、周辺機器として、入力装置、表示装置等が接続されるものとする。ここで、入力装置とは、ディスプレイタッチパネル、スイッチパネル、キーボード等の入力デバイスのことをいい、表示装置とは、CRTや液晶表示装置のことをいう。
(a)樹脂を熱分解して分解生成物を含むガスを得る工程。
(b)分解生成物を含むガスを冷却して、分解生成物を含む液体を得る工程。
(c)液体を精製する工程。
第1の弁130、第2の弁132および第3の弁138をすべて閉じる。分解槽10内に所定量の固体粒子を充填し、流動層106とする。
固体粒子加熱装置12で加熱された高温の固体粒子を、固体粒子供給流路40経由で分解槽10に供給し、分解槽10の固体粒子供給装置112から流動層106に連続的に所定速度にて供給する。同時に、流動層106の固体粒子を、分解槽10の固体粒子排出装置114から第1のホッパー120に連続的に所定速度にて排出する。
分解槽10の流動層106は、分散装置104から吹き上げる流動化ガス、および撹拌装置108によって流動化される。
なお、分散装置104から吹き上げる流動化気体によって流動層106が充分に流動するのであれば、必ずしも撹拌装置108を設ける必要はない。
ついで、制御装置140により第2の弁132を開き、第2のホッパー122内の固体粒子を第2の固体粒子排出流路128経由で第3のホッパー124に排出する。固体粒子の排出後、制御装置140により第2の弁132を閉じる。
第3のホッパー124内の固体粒子を、ロータリーバルブ134によってコンベア42に排出し、コンベア42にて固体粒子加熱装置12に移送する。
樹脂は、固体粒子よりも比重が小さいため、流動化ガスとともに流動層106内を上昇する。この際、樹脂は、高温の固体粒子と接触し、熱分解される。
樹脂の熱分解によって生成した分解生成物は、流動化ガスとともに分解槽10から排出される。
固体粒子の平均粒子径は、0.01mm〜1mmが好ましく、0.05mm〜0.8mmがより好ましい。
本明細書においては、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル等が挙げられ、樹脂を構成するモノマーを高収率で回収する点から、メタクリル酸メチルが好ましい。
アクリル系樹脂は、充填剤を含んでいてもよい。充填剤としては、水酸化アルミニウム、シリカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維、タルク、クレイ等が挙げられる。
アクリル系樹脂は、充填剤を除く添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、顔料、染料、補強剤、酸化防止剤、各種安定剤等が挙げられる。
分解槽10の本体102の気相部から排出される分解生成物を含むガスを、第1のガス流路50経由でサイクロン20に供給し、サイクロン20にてガスに含まれる比較的大きい固体粒子を除去する。
第2の冷却装置24から排出されるガスを、第4のガス流路56経由でミストセパレータ26に供給し、該ガスに含まれる液体のミストをミストセパレータ26にて回収する。
第3のガス流路54を流れるガスの温度は、(回収する液体の凝固点+10℃)〜(回収する液体の沸点−20℃)が好ましい。
工程(b)で回収された液体を、フィルタにてろ過し、液体に含まれる比較的大きい固体粒子の粉砕片を除去する。
固体粒子分離工程は、水または凝集剤を含む水溶液と、工程(b)で得た液体を混合する混合槽、その混合液を相分離する分離槽からなる。混合槽にて、液体と水または凝集剤を含む水溶液を混合した後、その混合液を分離槽に送る。分離槽において、液体相と水相とに相分離させる。この際、液体に含まれる固体粒子の粉砕片は、液体相から水相に移動する、または、液体相と水相との界面付近に集合する。
凝集剤としては、高分子系凝集剤、無機系凝集剤、アミン系凝集剤が挙げられる。
アニオン系高分子凝集剤としては、ポリアクリル酸ソーダが挙げられる。
カチオン系高分子凝集剤としては、ポリジメチルアミノエチルメタクリレートが挙げられる。
ノニオン系高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミドが挙げられる。
モノアミンとしては、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンが挙げられる。
多価アミンとしては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンが挙げられる。
液体と水または凝集剤を含む水溶液とを混合槽において混合する場合、撹拌装置を用いることが好ましい。
低沸点不純物が除去された液体を、第2の蒸留塔にて蒸留し、高沸点不純物を除去する。低沸点不純物除去、高沸点不純物除去の順番は逆であってもよい。この操作により精製された液体を得ることができる。
低沸点不純物および高沸点不純物が除去された精製された液体をフィルタにてろ過し、極微量の固体粒子を除去してもよい。
図2は、樹脂を熱分解し、分解生成物を含む液体を回収する装置の第2の実施形態を示す概略図である。第1の実施形態からの変更点は、ガス流路142からガスを供給する代わりに、ホッパーへのガス供給流路136を流動化ガス供給流路30の途中から分岐させ、ホッパーへのガス供給流路136を経由して、固体粒子排出装置114の出口に設けられた第1のホッパー120に、ガスを供給するようにする。また、第3の弁138を取り外す。さらに、制御装置140(制御手段)は、第1の弁130および第2の弁132に電気的に接続する。
第1のホッパー120内の固体粒子が所定量となった時点で、第1の弁130を開き、第1のホッパー120内の固体粒子を第1の固体粒子排出流路126経由で第2のホッパー122に排出する。この時、第1のホッパー120の第1ホッパー圧力計146の圧力は低下する。そのため、流動化ガス供給流路30から分岐したホッパーへのガス供給流路136を通して、流動化ガスの一部が自然に第1のホッパー120へ流れ始める。
固体粒子の排出後、第1の弁130を閉じる。第1の弁130を閉じることにより、第1ホッパー圧力計146の圧力は上昇していく。流動化ガス供給流路圧力計144の圧力と、第1ホッパー圧力計146の圧力とが同じになったところで、自然に流動化ガス供給流路30から分岐したホッパーへのガス供給流路136を通して流れるガスは止まる。
ついで、第2の弁132を開き、第2のホッパー122内の固体粒子を第2の固体粒子排出流路128経由で第3のホッパー124に排出する。固体粒子の排出後、第2の弁132を閉じる。
第1の弁130および第2の弁132をすべて閉じる。分解槽10内に所定量の固体粒子を充填し、流動層106とする。
固体粒子加熱装置12で加熱された高温の固体粒子を、固体粒子供給流路40経由で分解槽10に供給し、分解槽10の固体粒子供給装置112から流動層106に連続的に所定速度にて供給する。同時に、流動層106の固体粒子を、分解槽10の固体粒子排出装置114から第1のホッパー120に連続的に所定速度にて排出する。
分解槽10の流動層106は、分散装置104から吹き上げる流動化ガス、および撹拌装置108によって流動化される。
なお、分散装置104から吹き上げる流動化気体によって流動層106が充分に流動するのであれば、必ずしも撹拌装置108を設ける必要はない。
第3のホッパー124内の固体粒子を、ロータリーバルブ134によってコンベア42に排出し、コンベア42にて固体粒子加熱装置12に移送する。
樹脂は、固体粒子よりも比重が小さいため、流動化ガスとともに流動層106内を上昇する。この際、樹脂は、高温の固体粒子と接触し、熱分解される。
樹脂の熱分解によって生成した分解生成物は、流動化ガスとともに分解槽10から排出される。
図3は、樹脂を熱分解し、分解生成物を含む液体を回収する装置の第3の実施形態を示す概略図である。第1の実施形態からの変更点は、図3においては、流動化ガス室を有さず、分散装置104を流動層106の中に設置する。それ以外は第1の実施形態と同じである。分散装置104としては、パイプにノズルを取り付けた物や、パイプに穴加工を施された物が挙げられる。
図4は、樹脂を熱分解し、分解生成物を含む液体を回収する装置の第4の実施形態を示す概略図である。第2の実施形態からの変更点は、図4においては、流動化ガス室を有さず、分散装置104を流動層106の中に設置する。それ以外は第2の実施形態と同じである。分散装置104としては、パイプにノズルを取り付けた物や、パイプに穴加工を施された物が挙げられる。
また、第2および第4の実施形態の分解槽10にあっては、第1の弁130を開いている間は第1のホッパー120に流動化ガスが自然に供給され、第1の弁130が閉じている間は第1のホッパー120への流動化ガスの供給が自然に停止するため、固体粒子排出装置114の入口と出口との差圧の変動を最小限に抑えることができる。
(I)分解槽10(流動槽)に入る直前の流動化ガス供給流路30の圧力と、第1のホッパー120の圧力とを同じにすることによって、所定の排出速度で流動層106の固体粒子を排出する。
(II)前記排出速度と同じ供給速度で流動層に高温の固体粒子を供給する。
また、第2および第4の実施形態における前記各方法にあっては、流動層106に供給される流動化ガスと、第1のホッパー120におけるガスとが、同じガス源(流動化ガス供給流路30)から供給されているため、第3の弁138が不要であるし、制御装置140を流動化ガス供給流路圧力計144および第1ホッパー圧力計146に電気的に接続する必要がない。
また、第1、第2、第3および第4の実施形態における前記各方法にあっては、分解槽10が、さらに、第2のホッパー122と、第2の固体粒子排出流路128と、第2の弁132とを有し、常に、第1の弁130および第2の弁132の一方または両方が閉じるようにしているため、内部のガスがさらに外部に漏れ出しにくい。
また、本発明の流動槽からの固体粒子の排出方法は、上述の分解槽10からの固体粒子の排出方法に限定されない。本発明の流動槽からの固体粒子の排出方法としては、例えば、焼却炉からの固体粒子の排出方法、触媒塔からの固体粒子の排出方法、バイオマス処理装置からの固体粒子の排出方法等が挙げられる。
また、本発明の被処理物の処理方法は、上述の分解槽10を用いた樹脂の分解方法に限定されない。本発明の被処理物の処理方法としては、例えば、焼却炉を用いた可燃物の焼却方法、触媒塔を用いた化合物の合成方法、バイオマスの処理方法等が挙げられる。
図5に示す分解槽10について、固体粒子排出装置114からの固体粒子の排出の様子を確認した。
固体粒子としては、天然川砂(昌栄マテリアル社製、商品名:エバラロズナ、平均粒子径:0.3mm、かさ密度:1600kg/m3)を用意した。
分解槽10としては、直径:350mm、高さ:1400mmのものを用いた。撹拌翼としては、2枚の傾斜パドル翼(直径:310mm、幅:20mm、傾斜角度:45度)を5段(パドル間ピッチ:140mm)にしたものを用いた。上下の段のパドル翼は直交するようにした。撹拌速度は毎分25回転(25rpm)とした。分散装置104として、焼結金属フィルタ(富士フィルター工業社製)からなる分散器(厚さ1.6mm、ステンレス製)を円錐状に配置した。円錐の直径は350mm、円錐高さは100mmとした。前記分散器の円錐の頂点に、固体粒子排出管116を接続した。固体粒子供給装置112および固体粒子排出装置114として、同じ一軸スクリューを設置した。
すなわち、最初の段階では、第1の弁130、第2の弁132とも閉とした。
まず、第1の弁130を開として、開の状態を5秒保持した。その後、第1の弁130を閉として、閉の状態を35秒とした。その後、第1の弁130を開とした。第1の弁130はこの繰り返しとした。
第2の弁132は、第1の弁130が閉になってから15秒後に開とし、開の状態を5秒保持した。その後、第2の弁132を閉として、閉の状態を35秒とした。その後、第2の弁132を開とした。第2の弁132はこの繰り返しとした。
制御装置140による第1の弁130、第2の弁132、第3の弁138の開閉状況を図7に示した。
第1のホッパー120の覗き窓(図示略)から、第1のホッパー120内を観察したところ、固体粒子排出装置114を運転していないのにもかかわらず、固体粒子排出装置114から第1のホッパー120へ固体粒子が排出されているのが確認された。また、ロータリーバルブ134の下から、固体粒子の排出が確認された。分解槽本体102と流動化ガス供給流路30の合流点から1mの所に設置した流動化ガス供給流路圧力計144は、最初5.0kPa(ゲージ圧)であったが、徐々に低下していった。この圧力が低下したということは、流動層106の固体粒子の量が減ったということである。第1の弁130が開になると、第1ホッパー圧力計146は、低下していき最終的には、ほぼ0kPa(ゲージ圧)であった。流動化ガス供給流路30の圧力と、第1のホッパー120の圧力の差が原因で、固体粒子排出装置114を運転していないのにもかかわらず、固体粒子排出装置114から第1のホッパー120へ固体粒子が流れていった。
第1のホッパー120の覗き窓から、第1のホッパー120内を観察したところ、固体粒子排出装置114から第1のホッパー120への固体粒子の排出は無かった。また、ロータリーバルブ134の下から、固体粒子の排出は無かった。流動化ガス供給流路圧力計144の圧力は、常に5.0kPa(ゲージ圧)であった。
制御装置140への第3の弁138の電気的な接続は断ち、ホッパーへのガス供給流路136の第3の弁138を閉じた状態では、固体粒子の量が増えるにしたがって、固体粒子排出装置114から第1のホッパー120への固体粒子の排出量が多くなった。ロータリーバルブ134の下からの固体粒子の排出量が多くなった。
一方、ホッパーへのガス供給流路136の第3の弁138を制御装置140で制御した状態では、充填した固体粒子の量が増えても、固体粒子排出装置114から第1のホッパー120へ固体粒子が排出されることはなかった。また、ロータリーバルブ134の下から、固体粒子の排出は無かった。
図6に示す装置を用いた以外は、実験例1と同様な操作を実施した。
分解槽10内に、固体粒子の50kgを充填した。
まず、ホッパーへのガス供給流路136を設置しない状態で、実験例1と同様な操作を実施した。第1のホッパー120の覗き窓(図示略)から、第1のホッパー120内を観察したところ、固体粒子排出装置114を運転していないのにもかかわらず、固体粒子排出装置114から第1のホッパー120への固体粒子の排出が確認された。また、ロータリーバルブ134の下から、固体粒子の排出が確認された。分解槽本体102と流動化ガス供給流路30の合流点から1mの所に設置した流動化ガス供給流路圧力計144は、最初5.0kPa(ゲージ圧)であったが、徐々に低下していった。この圧力が低下したということは、流動層106の固体粒子の量が減ったということである。第1の弁130が開になると、第1ホッパー圧力計146は、低下していき最終的には、ほぼ0kPa(ゲージ圧)であった。流動化ガス供給流路30の圧力と、第1のホッパー120の圧力の差が原因で、固体粒子排出装置114を運転していないのにもかかわらず、固体粒子排出装置114から第1のホッパー120へ固体粒子が流れていった。
以上のようにして、固体粒子排出装置114の入口と出口との差圧を小さくすることによって、固体粒子が固体粒子排出装置114の出口側に押し出されにくくなることを確認した。
ホッパーへのガス供給流路136を設置しない状態では、固体粒子の量が増えるにしたがって、固体粒子排出装置114から第1のホッパー120への固体粒子の排出量が多くなった。ロータリーバルブ134の下からの固体粒子の排出量が多くなった。
一方、ホッパーへのガス供給流路136を設置した状態では、充填した固体粒子の量が増えても、固体粒子排出装置114から第1のホッパー120へ固体粒子が排出されることはなかった。また、ロータリーバルブ134の下から、固体粒子の排出は無かった。
ロータリーバルブ134の下に天秤を設置して(図示略)、固体粒子供給装置112の一軸スクリューと、固体粒子排出装置114の一軸スクリューを運転した以外は、実験例2と同様な操作を実施した。天秤をパーソナルコンピュータに接続し、固体粒子の排出速度(kg/時間)を算出した。
流動化ガス供給流路30から窒素の供給、固体粒子供給装置112と固体粒子排出装置114の運転、制御装置140の制御、およびロータリーバルブ134の運転を同時に開始した。また、制御装置140の制御の開始により、第1の弁130と第2の弁132の開閉動作が開始した。
固体粒子供給装置112の一軸スクリューと固体粒子排出装置114の一軸スクリューの回転速度は20rpm(毎分20回転)とした。
すなわち、最初の段階では、第1の弁130、第2の弁132とも閉とした。
まず、第1の弁130を開として、開の状態を5秒保持した。その後、第1の弁130を閉として、閉の状態を35秒とした。その後、第1の弁130を開とした。第1の弁130はこの繰り返しとした。
第2の弁132は、第1の弁130が閉になってから15秒後に開とし、開の状態を5秒保持した。その後、第2の弁132を閉として、閉の状態を35秒とした。その後、第2の弁132を開とした。第2の弁132はこの繰り返しとした。
窒素の供給開始をスタートとして、10分おきに、固体粒子の排出速度を天秤により1時間にわたって計測したところ、最大121.5kg/時間、最小118.5kg/時間であった。平均排出速度は120kg/時間となった。流動化ガス供給流路圧力計144は、一定しており、常に7.0kPa(ゲージ圧)であった。この圧力が一定であるということは、流動層106の固体粒子の量が常に一定であることを示す。このことから、固体粒子供給装置112からの固体粒子の供給速度は120kg/時間であることがわかった。
図6において、ホッパーへのガス供給流路136を取り外した以外は、実施例1と同様な操作を実施した。
流動化ガス供給流路30からの窒素の供給、固体粒子供給装置112と固体粒子排出装置114の運転、制御装置140の制御、およびロータリーバルブ134の運転を同時に開始した。また、制御装置140の制御の開始により、第1の弁130および第2の弁132の開閉動作が開始した。
開始から10分の時点で、ロータリーバルブ134の下に固体粒子30.0kgが排出されていた。排出速度に換算すると、30.0kg/10分×60=180kg/時間となった。
開始から10分の時点で、流動化ガス供給流路30からの窒素の供給、固体粒子供給装置112と固体粒子排出装置114の運転、制御装置140の制御、およびロータリーバルブ134の運転を停止した。また、制御装置140の制御の停止により、第1の弁130および第2の弁132は閉とした。
流動化ガス供給流路圧力計144の圧力が、開始直後7.0kPa(ゲージ圧)であって、開始から10分後6.0kPa(ゲージ圧)であった。この圧力が下がったということは、流動層106の固体粒子の量が減っていることを示す。分解槽10に残っている固体粒子を全部だして、その質量を測ったところ60kgであった。
ポリメタクリル酸メチル(メタクリル酸メチル単位:100質量%、質量平均分子量:40万、ガラス転移温度:100℃)からなる成形板を粉砕し、粉砕片を得た。破砕機の下には目開き5mmのスクリーンを設置した。その破砕片を、別の目開き3mmのスクリーンで篩った。このスクリーンの上に残った破砕片を樹脂分解に用いた。したがって、破砕片の平均粒子径は4mmであった。
固体粒子としては、天然川砂(昌栄マテリアル社製、商品名:エバラロズナ、平均粒子径:0.3mm、かさ密度:1600kg/m3)を用意した。
分解槽10としては、直径:350mm、高さ:1400mmのものを用いた。撹拌翼としては、2枚の傾斜パドル翼(直径:310mm、幅:20mm、傾斜角度:45度)を5段(パドル間ピッチ:140mm)にしたものを用いた。撹拌速度は毎分25回転(25rpm)とした。分散装置104として、焼結金属フィルタ(富士フィルター工業社製)からなる分散器(厚さ1.6mm、ステンレス製)を円錐状に配置した。円錐の直径は350mm、円錐高さは100mmとした。前記分散器の円錐の頂点に、固体粒子排出管116を接続した。
固体粒子加熱装置12としては、熱風で固体粒子を流動化させる流動層を有する加熱炉を用い、固体粒子加熱装置12内には、あらかじめ固体粒子を60kg入れた。
流動化ガス供給流路30から流動化ガスの供給、固体粒子供給装置112と固体粒子排出装置114の運転、制御装置140の制御、およびロータリーバルブ134の運転を同時に開始した。また、制御装置140の制御の開始により、第1の弁130および第2の弁132の開閉動作が開始した。
すなわち、最初の段階では、第1の弁130、第2の弁132とも閉とした。まず、第1の弁130を開として、開の状態を5秒保持した。その後、第1の弁130を閉として、閉の状態を35秒とした。その後、第1の弁130を開とした。第1の弁130はこの繰り返しとした。
第2の弁132は、第1の弁130が閉になってから15秒後に開とし、開の状態を5秒保持した。その後、第2の弁132を閉として、閉の状態を35秒とした。その後、第2の弁132を開とした。第2の弁132はこの繰り返しとした。
分解槽10の流動層106の固体粒子を固体粒子排出装置114から120kg/時間で連続的に排出し、各ホッパーおよびコンベア42経由で固体粒子加熱装置12に移送した。固体粒子排出装置114として、実施例1と同じ一軸スクリューを用い、その回転速度は20rpmとした。
分解槽10における固体粒子の平均滞在時間は、70(kg)/120(kg/時間)=0.58時間であった。
新鮮な窒素を2kg/時間で混合させた後の流動化ガス供給流路30の途中からホッパーへのガス供給流路136を分岐させ、第1のホッパー120に接続した。流動化ガスの一部が、第1の弁130が開いている際には、ホッパーへのガス供給流路136経由で第1のホッパー120に供給された。
流動化ガスの供給速度(kg/時間)とポリメタクリル酸メチルの供給速度(kg/時間)の比は、1.67であった。
固体粒子の供給速度(kg/時間)とポリメタクリル酸メチルの供給速度(kg/時間)の比は、10であった。
ポリメタクリル酸メチルの供給開始から30分後に分解槽10の流動層106の温度は定常状態となった。該温度は405℃であった。
第2の冷却装置24から出てくる30℃のガスをミストセパレータ26に供給した。ミストセパレータ26としては、サイクロン式のものを用いた。ミストセパレータ26に設けられたジャケットに10℃の冷水を流した。
ポリメタクリル酸メチルの供給開始からこの操作を24時間継続した。ポリメタクリル酸メチルの総供給量288kgに対して、液体排出流路66の出口に設置した容器に270kgの液体を回収した。その液体をガスクロマトグラフィーで分析すると、メタクリル酸メチルの濃度(質量%)が、95.5%であった。
図1に示す装置を用いた以外は、実施例2と同様な操作を実施した。ガス流路142に流すガスは窒素とした。
ポリメタクリル酸メチルの供給開始からこの操作を24時間継続した。ポリメタクリル酸メチルの総供給量288kgに対して、液体排出流路66の出口に設置した容器に268kgの液体を回収した。その液をガスクロマトグラフィーで分析すると、メタクリル酸メチルの濃度(質量%)が、95.7%であった。
30 流動化ガス供給流路
104 分散装置
106 流動層
110 樹脂供給装置(被処理物供給手段)
112 固体粒子供給装置(固体粒子供給手段)
114 固体粒子排出装置(固体粒子排出手段)
118 流動化ガス室
120 第1のホッパー
122 第2のホッパー
126 第1の固体粒子排出流路
128 第2の固体粒子排出流路
130 第1の弁
132 第2の弁
136 ホッパーへのガス供給流路
140 制御装置(制御手段)
Claims (19)
- 固体粒子を充填した流動層と、
流動層下部の流動化ガス室または流動層の中に設置された分散装置と、
分散装置に流動化ガスを供給する流動化ガス供給流路と、
流動層の固体粒子を排出する一軸スクリューまたは二軸スクリューによる固体粒子排出手段と、
固体粒子排出手段により排出される固体粒子の出口に設置される第1のホッパーと、
第1のホッパーの下流に設けられた第2のホッパーと、
流動化ガス供給流路から分岐し、第1のホッパーにガスを供給するホッパーへのガス供給流路と
を具備する、流動槽。 - さらに、第1のホッパー内の固体粒子を排出し、第2のホッパーに移送する第1の固体粒子排出流路と、第1の固体粒子排出流路の途中に設けられた第1の弁とを具備する、請求項1に記載の流動槽。
- さらに、前記第1の弁を開いている間は前記第1のホッパーにガスを供給し、前記第1の弁が閉じている間は前記第1のホッパーへのガスの供給を停止する制御手段を具備する、請求項2に記載の流動槽。
- さらに、第2のホッパー内の固体粒子を排出する第2の固体粒子排出流路と、第2の固体粒子排出流路の途中に設けられた第2の弁と、常に、第1の弁および第2の弁の一方または両方が閉じるようにする制御手段とを具備する、請求項2または3に記載の流動槽。
- さらに、第2のホッパーの下流に設けられた第3のホッパーと、第3のホッパー内の固体粒子を排出するロータリーバルブとを具備する、請求項1〜4のいずれかに記載の流動槽。
- 固体粒子を充填した流動層と、流動層下部の流動化ガス室または流動層の中に設置された分散装置と、分散装置に流動化ガスを供給する流動化ガス供給流路と、流動層の固体粒子を排出する一軸スクリューまたは二軸スクリューによる固体粒子排出手段と、固体粒子排出手段により排出される固体粒子の出口に設置される第1のホッパーと、第1のホッパーの下流に設けられた第2のホッパーと、第1のホッパーにガスを供給するホッパーへのガス供給流路とを具備する流動槽から固体粒子を排出する方法であって、
流動槽に入る直前の流動化ガス供給流路の圧力と、第1のホッパーの圧力とを同じにする、流動槽からの固体粒子の排出方法。 - 固体粒子排出手段として一軸スクリューを用い、かつ一定の回転数で運転する、請求項6に記載の流動槽からの固体粒子の排出方法。
- ホッパーへのガス供給流路が、流動化ガス供給流路から分岐した流路である、請求項6または7に記載の流動槽からの固体粒子の排出方法。
- 流動槽が、さらに、第1のホッパー内の固体粒子を排出し、第2のホッパーに移送する第1の固体粒子排出流路と、第1の固体粒子排出流路の途中に設けられた第1の弁とを具備する、請求項6〜8のいずれかに記載の流動槽からの固体粒子の排出方法。
- 前記第1の弁を開いている間は前記第1のホッパーにガスを供給し、前記第1の弁が閉じている間は前記第1のホッパーへのガスの供給を停止する、請求項9に記載の流動槽からの固体粒子の排出方法。
- 流動槽が、さらに、第2のホッパー内の固体粒子を排出する第2の固体粒子排出流路と、第2の固体粒子排出流路の途中に設けられた第2の弁とを具備し、
常に、第1の弁および第2の弁の一方または両方が閉じるようにする、請求項9または10に記載の流動槽からの固体粒子の排出方法。 - 流動槽が、さらに、第2のホッパーの下流に設けられた第3のホッパーと、第3のホッパー内の固体粒子を排出するロータリーバルブとを具備する、請求項6〜11のいずれかに記載の流動槽からの固体粒子の排出方法。
- 固体粒子を充填した流動層と、流動層下部の流動化ガス室または流動層の中に設置された分散装置と、分散装置に流動化ガスを供給する流動化ガス供給流路と、流動層の固体粒子を排出する一軸スクリューまたは二軸スクリューによる固体粒子排出手段と、固体粒子排出手段により排出される固体粒子の出口に設置される第1のホッパーと、第1のホッパーの下流に設けられた第2のホッパーと、第1のホッパーにガスを供給するホッパーへのガス供給流路と、流動層に高温の固体粒子を供給する固体粒子供給手段と、流動層に被処理物を供給する被処理物供給手段とを具備する流動槽にて、被処理物を高温の固体粒子で処理する方法であって、
下記の条件(I)および(II)を満足する、被処理物の処理方法。
(I)流動槽に入る直前の流動化ガス供給流路の圧力と、第1のホッパーの圧力とを同じにすることによって、一定の排出速度で流動層の固体粒子を排出する。
(II)前記排出速度と同じ供給速度で流動層に高温の固体粒子を供給する。 - 固体粒子排出手段および固体粒子供給手段として同じ一軸スクリューを用い、かつ同じ回転数で運転する、請求項13に記載の被処理物の処理方法。
- ホッパーへのガス供給流路が、流動化ガス供給流路から分岐した流路である、請求項13または14に記載の被処理物の処理方法。
- 流動槽が、さらに、第1のホッパー内の固体粒子を排出し、第2のホッパーに移送する第1の固体粒子排出流路と、第1の固体粒子排出流路の途中に設けられた第1の弁とを具備する、請求項13〜15のいずれかに記載の被処理物の処理方法。
- 前記第1の弁を開いている間は前記第1のホッパーにガスを供給し、前記第1の弁が閉じている間は前記第1のホッパーへのガスの供給を停止する、請求項16に記載の被処理物の処理方法。
- 流動槽が、さらに、第2のホッパー内の固体粒子を排出する第2の固体粒子排出流路と、第2の固体粒子排出流路の途中に設けられた第2の弁とを具備し、
常に、第1の弁および第2の弁の一方または両方が閉じるようにする、請求項16または17に記載の被処理物の処理方法。 - 流動槽が、さらに、第2のホッパーの下流に設けられた第3のホッパーと、第3のホッパー内の固体粒子を排出するロータリーバルブとを具備する、請求項13〜18のいずれかに記載の被処理物の処理方法。
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