JP6478911B2 - 燃料変換および化合物回収を目的とするタイヤ全体およびプラスチック複合材の熱分解のためのプロセスおよびシステム - Google Patents

Description

（技術分野）
本発明は、化合物回収、すなわち、プラスチックおよびゴム廃材からの燃料、鋼鉄、ＺｎＯ、ガラスの回収に関する。

（従来技術の説明）
タイヤおよびプラスチックの熱分解は、酸素除外下の高温での熱化学分解プロセスである。

タイヤ熱分解の化学的性質は、Ｉｓａｂｅｌ ｄｅ Ｍａｒｃｏ Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ ｅｔ ａｌ．， Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｃｒａｐ ｔｙｒｅｓ， Ｆｕｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ７２（２００１）９−２２、Ｍ．Ｆ． Ｌａｒｅｓｇｏｉｔｉ ｅｔ ａｌ．， Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｉｎ ｔｙｒｅ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ， Ｊ． Ａｎａｌ． Ａｐｐｌ． Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ７１（２００４）９１７−９３４、Ｍ． Ｆｅｌｉｓａ Ｌａｒｅｓｇｏｉｔｉ ｅｔ ａｌ．， Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓｅｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｉｎ ｔｙｒｅ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ， Ｊ． Ａｎａｌ． Ａｐｐｌ． Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ７１（２００４）９１７−９３４、またはＪ．Ｄ． Ｍａｒｔiｎｅｚ， Ｎ． Ｐｕｙ， Ｒ． Ｍｕｒｉｌｌｏ， Ｔ． Ｇａｒｃiａ， Ｍ．Ｖ． Ｎａｖａｒｒｏ ａｎｄ Ａ．Ｍ． Ｍａｓｔｒａｌ， Ｗａｓｔｅ ｔｙｒｅ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ−Ａｒｅｖｉｅｗ， Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ａｎｄ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ， ２３０（２０１３）１７９−２１３等のいくつかの刊行物によって明白であるように、十分に調査および検証されている。

プラスチック熱分解の化学的性質も同様に、十分に検証されている。例えば、“Ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ａｎｄ Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｉｓ ｏｆ Ｗａｓｔｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ：Ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ Ｗａｓｔｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ ｉｎｔｏ Ｄｉｅｓｅｌ ａｎｄ Ｏｔｈｅｒ Ｆｕｅｌｓ”（Ｊ． Ｓｃｈｅｉｒｓ ａｎｄ Ｗ． Ｋａｍｉｎｓｋｙ著、２００６年、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ， Ｌｔｄ．）を参照されたい。

現代のタイヤは、繊維コードが、半径方向に配向され、円周状鋼鉄、グラスファイバ、または繊維ベルトが、コードの上にあり、かつゴムの下にある、縞模様付きの半径方向構造である。最も一般に使用されているタイヤゴムは、約２５重量％のスチレンを含有する、スチレン−ブタジエンコポリマー（ＳＢＲ）である。１０ｋｇの乗用車用の新しい車のタイヤの典型的配合または組成物は、以下の表の通りである。

しかしながら、炭化水素液体、カーボンブラック、鋼鉄、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ならびにブタンおよびメタン等の非凝縮性の気体状生成物等の貴重な化学化合物の大部分の回収を簡単にする、コスト効果的プロセスがない。

スクラップされたタイヤを処理するプロセスの大部分は、最初に、処理を容易にするために、タイヤを小片に細断する。本アプローチは、例えば、米国特許第２０１２／０１０３７８０Ａ１号、米国特許第２００２／０１１９０８９Ａ１号、米国特許第５，７２０，２３２号、および日本特許第ＪＰ２００３２１１１４０（Ａ）号によって行われている。残念ながら、タイヤが長持ちし、それほど高くない温度で分解に強い、その特徴がまさに、タイヤが分解するのを困難にする。細断は、可変サイズの嵩張る材料を取り扱うためのいくつかのプロセス困難点を克服するが、これらのプロセスの資本、エネルギー、および保守要件を大幅に増加させる。故に、経済的観点から、タイヤ全体がタイヤ熱分解プロセスに供給され得る場合、望ましいであろう。

米国特許第４，３８４，１５１号は、スクラップされたタイヤを燃料に変換するためのプロセスを開示している。タイヤ全体または粗く切断されたタイヤは、油槽内に浸漬させずに、その上を流れる重油を用いて処理される。カーボンブラックまたはＺｎＯ等の他の化合物は、本プロセスによって回収されない。

米国特許公開第２０１１／０１７１１１４Ａ１号は、タイヤ全体が溶融亜鉛合金中に浸漬される、熱分解プロセスを開示している。本プロセスは、ドアが、直接、溶融亜鉛の高動作温度に暴露されることを要求する。本プロセスから放出された炭化水素蒸気は、凝縮され、液体として回収される。溶融亜鉛の高密度のため、カーボンブラックおよびＺｎＯ等の熱分解固体生成物は、同様に溶融亜鉛の高動作温度に暴露される、スクリューオーガによって、溶融亜鉛の上部から回収される。しかしながら、機械的および他のデバイスの溶融亜鉛への暴露は、頻繁な機器故障をもたらし得るため、問題となるおそれがある。故に、経済的観点から、溶融亜鉛と直接接触する、機械的デバイス、特に、ドアが、常時、適切に密閉しない場合がある、動かなくなる、または機能停止する場合があるため、オーガ等の機械的デバイスまたは反応チャンバへおよびそこからのタイヤの移動を必要とせず、複数の化合物が、タイヤ熱分解プロセスから回収され得る場合、望ましいであろう。

概して、水は、蒸発させるのは費用がかかり、いかなる有用生成物も形成しないため、タイヤ内に水が存在することは、望ましくない。しかしながら、タイヤの幾何学形状は、水をその本体内に蓄積させ、そこから取り除くことは、困難である。いくつかのプロセス、例えば、米国特許第２０１１／０１７１１１４Ａ１号の場合、水は、水で充填されたタイヤの処理が、反応チャンバの過加圧をもたらし得るため、有害である。したがって、タイヤは、溶融亜鉛槽中へのタイヤの浸漬に先立って、チャンバ内での真空乾燥によって乾燥されなければならない。本乾燥プロセスは、工場の全体的処理量を低減させ、真空ポンプが、水を取り除くために、かなりの時間の間、稼働する必要があり得るため、費用がかかる。タイヤ乾燥に対する異なるアプローチは、米国特許第５，０５７，１８９号によって行われている。本特許は、タイヤを乾燥させるために、過熱蒸気の使用を提案しているが、これは、発生に費用がかかり、高圧機器を要求する。故に、経済的観点から、熱分解プロセスが、少なくともある程度の水が存在し得る、タイヤを取り扱い得る場合、望ましいであろう。

日本特許第ＪＰ２００３２１１１４０（Ａ）号は、細断されたタイヤ片のための熱分解プロセスを開示している。タイヤ片は、装填容器内に装填され、次いで、溶融塩で充填された熱分解チャンバ内に装填される。鋼鉄片および炭素は、他のユニット動作によって、溶融塩から分離される。しかしながら、溶融塩の代わりに、異なる熱分解液体が使用される場合、熱分解チャンバ内でこれらの２つの材料を分離することが可能であり、プロセスの経済性向上をもたらす。

第ＷＯ２０１１／０３５８１２Ａ１号は、多段階タイヤ熱分解プロセスを開示している。（ａ）１００〜２００℃、（ｂ）２００〜３５０℃、および（ｃ）３００〜６００℃の３つの加熱ゾーンが、細断されたタイヤを約２〜４時間以内に分解するために使用される。本システムの短所として、熱分解に先立って、タイヤが細断され、鋼鉄が除去されなければならないことが挙げられる。加えて、熱分解反応時間は、２〜４時間であり、故に、商業用処理量要件を達成するための複数の反応器の要件は、資本および動作コストを増加させる。さらに、タイヤ片は、機械的に機能停止しやすくあり得る、スクリューを用いて、反応器を通して移動される。

したがって、本発明の目的は、前述の問題のうちの少なくとも１つを克服する、タイヤまたは大型プラスチック部品の熱分解のためのシステムおよびプロセスを提供することである。

米国特許出願公開第２０１２／０１０３７８０号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１１９０８９号明細書 米国特許第５，７２０，２３２号明細書 特開２００３−２１１１４０号公報 米国特許第４，３８４，１５１号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０１７１１１４号明細書 米国特許第５，０５７，１８９号明細書 国際公開２０１１／０３５８１２号

（発明の要約）
本発明によると、添付の請求項に記載のように、種々のサイズのタイヤ全体またはその一部、切断または非切断あるいは大型プラスチック片または小型プラスチック片、あるいはグラスファイバ補強プラスチック等の他のプラスチック複合材、ホース等の金属でコーティングされたプラスチック、および純粋または混合非複合材プラスチック、もしくはそれらの組み合わせ等のプラスチック供給材料をリサイクルするためのシステムが提供される。システムは、
該供給材料を装填容器（２９）内に装填するための手段であって、該装填容器（２９）は、該供給材料から空気を除去するように適合される、手段と、
該供給材料を該装填容器（２９）から熱分解液体（１）を備える熱分解チャンバ（３）内に装填するための手段と、
該供給材料と関連付けられた重および軽固体熱分解生成物を該熱分解液体（１）内で分離することを可能にするための手段であって、それにより、軽固体熱分解生成物が該熱分解液体（１）の上部に分離する、手段と、
抽出器（６）を介して、任意の熱分解蒸気および該軽固体熱分解生成物を該熱分解液体（１）の表面から除去するための手段と、
除去デバイス（１６、１９）を用いて、該重固体熱分解生成物を該熱分解チャンバ（３）の底部から除去するための手段と
を備える。

本発明は、前述の問題を解決する。その結果、本発明は、直接加熱による、タイヤ全体および大型プラスチック部品の熱分解のためのはるかに改良された方法を提供する。さらに、本発明は、機械的デバイスを溶融金属に暴露させず、水が存在することを可能にし、同時に、熱分解油、黒色炭素、鋼鉄、および他の貴重な材料の単純かつ効果的収集を可能にする。供給材料は、リサイクルに好適な任意のタイプのプラスチック材料であることができることを理解されるであろう。一実施形態では、該熱分解チャンバ（３）は、略Ｕ形状構造を備える。

一実施形態では、該熱分解チャンバ（３）は、少なくとも１つの区間（Ｂ）が、該区間（Ｂ）内の該熱分解液体（１）の表面が、大気に暴露されると、該区間（Ｂ）から該熱分解蒸気を大気に放出させずに、大気に開放され得るような少なくとも２つの区間（Ａ、Ｂ）を備える。

一実施形態では、該熱分解チャンバ（３）は、該重固体熱分解生成物が、該熱分解チャンバ（３）の低点に集まるように、傾斜底部である、熱分解チャンバ下側壁（２）を備える。

一実施形態では、該熱分解チャンバ（３）の該熱分解チャンバ下側壁（２）は、１０〜６０度の角度にある。

一実施形態では、該熱分解チャンバ（３）は、複数の該低点を備える。

一実施形態では、該熱分解チャンバ（３）は、該低点またはその近傍に位置する複数のドレーンを装備される。

一実施形態では、該除去デバイス（１６、１９）は、可動または固定のいずれかである複数のデバイスを備える。

一実施形態では、該除去デバイス（１６、１９）は、該重固体熱分解生成物を該熱分解チャンバ（３）の１つまたは複数の低点から除去する。

一実施形態では、該抽出器（６）は、ランスまたは他の抽出器手段を備える。

一実施形態では、該熱分解蒸気および該軽固体熱分解生成物をサイクロン（９）内で分離するための手段が、提供される。

一実施形態では、該サイクロン（９）は、該低密度固体熱分解生成物の異なる分画の収集を可能にするように適合された、並列または直列またはそれらの組み合わせで設置された複数のサイクロンを備える。

一実施形態では、該装填容器（２９）は、該供給材料を該熱分解チャンバ（３）内に装填するように設計されたコンベヤ（３０）またはラムシステムを装備される。

一実施形態では、該装填容器（２９）は、複数の容器を備える。

一実施形態では、該装填容器（２９）は、垂直容器あるいは複数の垂直または水平容器もしくはそれらの組み合わせである。

一実施形態では、オーガが、該軽熱分解生成物を該熱分解チャンバ（３）から除去するために使用される。

一実施形態では、該オーガは、該軽熱分解生成物を該熱分解チャンバ（３）から、複数の場所から除去する複数のオーガからなる。

一実施形態では、性能を向上させるように適合された単一または複数の抽出器（９）および該単一または複数のオーガあるいはそれらの組み合わせが、提供される。

一実施形態では、該軽固体熱分解生成物および該熱分解蒸気は、該熱分解チャンバ（３）の側壁内に位置する単一または複数のスロットを介して、該熱分解チャンバ（３）から除去される。

一実施形態では、該熱分解液体（１）は、溶融非鉄金属であり、亜鉛、スズ、鉛、アルミニウム、銅、またはその合金のうちの少なくとも１つから選択される。

一実施形態では、該熱分解液体（１）は、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、シアン化物、硝酸塩、亜硝酸塩、またはそれらの組み合わせ等の溶融塩を含む。

一実施形態では、該区間Ｂの上部には、該溶融非鉄金属より低い密度の溶融塩があり、該区間Ｂからのその除去時、該重固体熱分解生成物の表面からの非鉄コーティングの除去を可能にする。

一実施形態では、区間Ｂの上部の該溶融塩は、該重固体熱分解生成物が該熱分解チャンバ（３）から除去されるとき、非鉄金属を該重固体熱分解生成物（すなわち、鋼鉄）から除去するために十分な深度である。

一実施形態では、該サイクロン（９）は、直列または並列またはそれらの組み合わせで設置されたフィルタ、サイクロン、ジグザグシフタ、あるいは渦流セパレータからなる。

一実施形態では、サイクロン（９）およびカーボンブラック収集サイロは、少なくとも１００℃の温度に維持される。

一実施形態では、１つまたは複数のプランジャ（２３）は、該熱分解液体（１）の表面に浮遊する鋼鉄ワイヤまたは他の重材料を浸漬させるために使用される。

本発明のさらなる実施形態では、種々のサイズのタイヤ全体またはその一部、切断または非切断あるいは大型プラスチック片または小型プラスチック片、あるいはグラスファイバ補強プラスチック等の他のプラスチック複合材、ホース等の金属でコーティングされたプラスチック、および純粋または混合非複合材プラスチック、もしくはそれらの組み合わせ等のプラスチック供給材料をリサイクルする方法が提供される。方法は、
該供給材料を装填容器（２９）内に装填するステップであって、該装填容器（２９）は、空気を該供給材料から除去するように適合される、ステップと、
該供給材料を該装填容器（２９）から熱分解液体（１）を備える熱分解チャンバ（３）内に装填するステップと、
該供給材料と関連付けられた重および軽固体熱分解生成物を該熱分解液体（１）内で分離することを可能にするステップであって、それにより、軽固体熱分解生成物が該熱分解液体（１）の上部に分離する、ステップと、
抽出器（６）を介して、熱分解蒸気および該軽固体熱分解生成物を該熱分解液体（１）の表面から除去するステップと、
除去デバイス（１６、１９）を用いて、該重固体熱分解生成物を該熱分解チャンバ（３）の底部から除去するステップと
を含む。

一実施形態では、本方法は、該熱分解蒸気および該軽固体熱分解生成物を該サイクロン（９）内で分離するステップを含む。

別の実施形態では、供給材料をリサイクルするためのシステムが提供される。システムは、
コンベヤであって、コンベヤは、装填容器（２９）内に該供給材料を装填することであって、該装填容器（２９）は、空気を該供給材料から除去するように適合される、ことと、該供給材料を該装填容器（２９）から、熱分解液体（１）を備える熱分解チャンバ（３）内に運搬することと、該供給材料と関連付けられた重および軽固体熱分解生成物を該熱分解液体（１）内で分離することを可能にすることであって、それにより、軽固体熱分解生成物が該熱分解液体（１）の上部に分離する、こととを行う、コンベヤと、
抽出器（６）を介して、任意の熱分解蒸気および該軽固体熱分解生成物を該熱分解液体（１）の表面から除去するための抽出器と、
該重固体熱分解生成物を該熱分解チャンバ（３）の底部から除去するためのデバイスと
を備える。

一実施形態では、供給材料は、種々のサイズのタイヤ全体またはその一部、切断または非切断あるいは大型プラスチック片または小型プラスチック片、あるいはグラスファイバ補強プラスチック等の他のプラスチック複合材、ホース等の金属でコーティングされたプラスチック、および純粋または混合非複合材プラスチック、もしくはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。

また、コンピュータプログラムに、記録媒体、搬送信号、または読取専用メモリ上に具現化され得る、前述の方法を実施および制御させるためのプログラム命令を備える、コンピュータプログラムも、提供される。
本発明は、例えば、以下のものを提供する。
（項目１）
種々のサイズのタイヤ全体またはその一部、切断または非切断あるいは大型プラスチック片または小型プラスチック片、あるいはグラスファイバ補強プラスチック等の他のプラスチック複合材、ホース等の金属でコーティングされたプラスチック、および純粋または混合非複合材プラスチック、もしくはそれらの組み合わせ等のプラスチック供給材料をリサイクルするためのシステムであって、前記システムは、
前記供給材料を装填容器（２９）内に装填するための手段であって、前記装填容器（２９）は、前記供給材料から空気を除去するように適合されている、手段と、
前記供給材料を前記装填容器（２９）から、熱分解液体（１）を備える熱分解チャンバ（３）内に装填するための手段と、
前記供給材料と関連付けられた重および軽固体熱分解生成物が前記熱分解液体（１）内で分離することを可能にするための手段であって、それにより、前記軽固体熱分解生成物が前記熱分解液体（１）の上部に分離する、手段と、
抽出器（６）を介して、前記熱分解液体（１）の表面から前記熱分解蒸気および前記軽固体熱分解生成物を除去するための手段と、
除去デバイス（１６、１９）を用いて、前記重固体熱分解生成物を前記熱分解チャンバ（３）の底部から除去するための手段と
を備える、システム。
（項目２）
前記熱分解チャンバ（３）は、略Ｕ形状構造を備えることを特徴とする、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記熱分解チャンバ（３）は、少なくとも１つの区間（Ｂ）が、前記区間（Ｂ）内の前記熱分解液体（１）の表面が大気に暴露されると、前記区間（Ｂ）から前記熱分解蒸気を大気に放出させずに、大気に開放され得るような少なくとも２つの区間（Ａ、Ｂ）を備える、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目４）
前記熱分解チャンバ（３）は、前記重固体熱分解生成物が、前記熱分解チャンバ（３）の低点に集まるように、傾斜底部である、前記熱分解チャンバ下側壁（２）を備えることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目５）
前記熱分解チャンバ（３）の前記熱分解チャンバ下側壁（２）は、１０〜６０度の角度にあることを特徴とする、項目５に記載のシステム。
（項目６）
前記熱分解チャンバ（３）は、複数の前記低点を備えることを特徴とする、項目５に記載のシステム。
（項目７）
前記熱分解チャンバ（３）は、前記低点またはその近傍に位置する複数のドレーンを装備されることを特徴とする、項目５に記載のシステム。
（項目８）
前記除去デバイス（１６、１９）は、可動または固定のいずれかである複数のデバイスを備えることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目９）
前記除去デバイス（１６、１９）は、前記重固体熱分解生成物を前記熱分解チャンバ（３）の１つまたは複数の低点から除去することを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１０）
前記抽出器（６）は、ランスまたは他の抽出器手段を備える、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１１）
前記熱分解蒸気および前記軽固体熱分解生成物をサイクロン（９）内で分離するための手段を備える、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１２）
前記サイクロン（９）は、前記低密度固体熱分解生成物の異なる分画の収集を可能にするように適合された、並列または直列またはそれらの組み合わせで設置された複数のサイクロンを備えることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１３）
前記装填容器（２９）は、前記供給材料を前記熱分解チャンバ（３）内に装填するように設計されたコンベヤ（３０）またはラムシステムを装備されることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１４）
前記装填容器（２９）は、複数の容器を備えることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１５）
前記装填容器（２９）は、垂直容器あるいは複数の垂直または水平容器もしくはそれらの組み合わせであることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１６）
オーガが、前記軽熱分解生成物を前記熱分解チャンバ（３）から除去するために使用されることを特徴とする、項目１６に記載のシステム。
（項目１７）
前記オーガは、前記軽熱分解生成物を前記熱分解チャンバ（３）から、複数の場所から除去する複数のオーガからなることを特徴とする、項目１６に記載のシステム。
（項目１８）
性能を向上させるように適合された単一または複数の抽出器（９）および前記単一または複数のオーガあるいはそれらの組み合わせを特徴とする、項目１６に記載のシステム。
（項目１９）
前記軽固体熱分解生成物および前記熱分解蒸気は、前記熱分解チャンバ（３）の側壁内に位置する単一または複数のスロットを介して、前記熱分解チャンバ（３）から除去されることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目２０）
前記熱分解液体（１）は、溶融非鉄金属であり、亜鉛、スズ、鉛、アルミニウム、銅、またはその合金のうちの少なくとも１つから選択されることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目２１）
前記熱分解液体（１）は、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、シアン化物、硝酸塩、亜硝酸塩、またはそれらの組み合わせ等の溶融塩であることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目２２）
前記区間Ｂの上部には、前記溶融非鉄金属より低い密度の溶融塩があり、前記区間Ｂからのその除去時、前記重固体熱分解生成物の表面からの前記非鉄コーティングの除去を可能にすることを特徴とする、項目２１に記載のシステム。
（項目２３）
区間Ｂの上部の前記溶融塩は、前記重固体熱分解生成物が前記熱分解チャンバ（３）から除去されるとき、前記非鉄金属を前記重固体熱分解生成物（すなわち、鋼鉄）から除去するために十分な深度であることを特徴とする、項目２１に記載のシステム。
（項目２４）
前記サイクロン（９）は、直列または並列またはそれらの組み合わせで設置されたフィルタ、サイクロン、ジグザグシフタ、あるいは渦流セパレータからなることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目２５）
サイクロン（９）およびカーボンブラック収集サイロは、少なくとも１００℃の温度に維持されることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目２６）
１つまたは複数のプランジャ（２３）は、前記熱分解液体（１）の表面に浮遊する鋼鉄ワイヤまたは他の重材料を浸漬させるために使用されることを特徴とする、先行項目のいずれかに記載のシステム。
（項目２７）
種々のサイズのタイヤ全体またはその一部、切断または非切断あるいは大型プラスチック片または小型プラスチック片、あるいはグラスファイバ補強プラスチック等の他のプラスチック複合材、ホース等の金属でコーティングされたプラスチック、および純粋または混合非複合材プラスチック、もしくはそれらの組み合わせ等のプラスチック供給材料をリサイクルする方法であって、前記方法は、
前記供給材料を装填容器（２９）内に装填するステップであって、前記装填容器（２９）は、空気を前記供給材料から除去するように適合されている、ステップと、
前記供給材料を前記装填容器（２９）から、熱分解液体（１）を備える熱分解チャンバ（３）内に装填するステップと、
前記供給材料と関連付けられた重および軽固体熱分解生成物を前記熱分解液体（１）内で分離することを可能にするステップであって、それにより、前記軽固体熱分解生成物が前記熱分解液体（１）の上部に分離する、ステップと、
抽出器（６）を介して、任意の熱分解蒸気および前記軽固体熱分解生成物を前記熱分解液体（１）の表面から除去するステップと、
除去デバイス（１６、１９）を用いて、前記重固体熱分解生成物を前記熱分解チャンバ（３）の底部から除去するステップと
を含む、方法。
（項目２８）
前記熱分解蒸気および前記軽固体熱分解生成物をサイクロン（９）内で分離するステップを含む、項目２７に記載の方法。

本発明の特性および有利な特性は、添付の図面を参照し、非制限的実施例として与えられる付随の図面に基づいて、本項に詳述される。

図１は、本発明の一実施形態による、熱分解チャンバの断面図である。 図２は、タイヤ装填容器およびその関連付けられた機器の図面である。 図３は、熱分解チャンバ、関連付けられた機器、およびいくつかのタイヤ装填容器の上面図の図面である。 図４ａは、いくつかの異なる抽出器のうちの１つの抽出器の図面である。 図４ｂは、いくつかの異なる抽出器のうちの１つの抽出器の図面である。 図４ｃは、いくつかの異なる抽出器のうちの１つの抽出器の図面である。

（図面凡例）
１．熱分解液体
２．熱分解チャンバ下側壁
３．熱分解チャンバ
４．熱分解チャンバ上側壁
５．熱分解液体上の固体レベル（浮滓）
６．抽出器
７．区間Ａおよび区間Ｂセパレータ
８．区間Ｂ（または、Ａ）内の熱分解液体レベル
９．サイクロン
１０．サイクロン回転弁
１１．固体除去ライン
１２．凝縮器システム
１３．液体除去ライン
１４．ファン
１５．非凝縮性ライン
１６．除去デバイス
１７．モータ
１８．除去デバイス用チェーンまたは類似物
１９．除去デバイス
２０．バーナー
２１．ドレーン
２２．重力コンベヤ
２３．プランジャ
２４．プランジャ用モータ／ギヤボックス
２５．装填容器出口ドア
２６．大気への真空ポンプ排出口
２７．真空ポンプ
２８．装填容器から真空ポンプへのライン
２９．装填容器
３０．タイヤ装填容器の内側のコンベヤ
３１．窒素供給ライン
３２．装填容器入口ドア
３３．ベルトコンベヤ
３４．ベルトコンベヤ
３５．タイヤまたはより一般的「供給材料」
３６．クレーンアクセス用の可撤性プレート
３７．プラスチック押出機からの入口

（詳細な説明）
図中、同一の構成部材または構成要素は、図面凡例に与えられるものと同一の参照番号によって表される。以下では、本発明は、タイヤ熱分解の実施例によって説明される。他のプラスチック構成要素も、同様に処理される。

ここで図１、２、および３を参照すると、ベルトコンベヤ３３および３４または他の手段によって、装填容器２９内に供給される、熱分解されるべき廃タイヤを示す、本発明の好ましい実施形態が図示される。

装填容器２９が、タイヤで完全に装填されると、装填容器入口ドア３２は、閉鎖される。容器内の空気は、真空ポンプ２７によって除去され、続いて、容器が不活性になるまで、窒素で遮断される。例えば、排気、希釈、圧力スイングパージング、または窒素等の不活性気体を利用するそれらの組み合わせによって、装填容器から空気を除去する多数の方法があり、当技術分野において周知であることを理解されるであろう。窒素が、一般に、使用されるが、アルゴン等の他の気体もまた、使用されることができる。

前述のステップが完了すると、装填容器出口ドア２５が、開放され、装填容器２９内のタイヤは、コンベヤ３０および重力コンベヤ２２を介して、１つずつ、熱分解液体１（一実施形態では、溶融亜鉛は、熱分解液体として使用されることができる。しかしながら、他の材料もまた、可能性として考えられる）内に装填される。熱分解液体１の高動作温度（典型的には、＞４００℃）のため、タイヤは、蒸気、木炭または炭素、鋼鉄、および他の構成要素に容易に分解する。

熱分解液体１上の上部浮滓は、抽出器６によって、熱分解蒸気とともに、熱分解チャンバ３から除去される。しかしながら、固体の一部は、熱分解液体１の上部に留まり得る。これらの残留固体は、熱分解チャンバ３が開放された後、熱分解液体１の上部の浮滓を除去することによって、時折、除去される。固体は、サイクロン９によって、蒸気流から分別される。固体は、さらなる処理のために、または生成物として、サイクロン回転弁１０および固体除去ライン１１を介して、システムから流出する。蒸気は、凝縮器システム１２（再裂開のために、長鎖炭化水素を熱分解チャンバ３に戻すリサイクルラインを伴う複数の凝縮器であり、精留塔が、使用されてもよい（図示せず））によって、液体（ライン１３）に凝縮され、例えば、ディーゼルにさらに処理されてもよい。蒸気／上部浮滓除去のための吸引または駆動力は、ファン１４によって提供される。非凝縮性気体、すなわち、メタン、プロパン（ライン１５）は、バーナー２０に送られ、熱分解プロセスのエネルギー要件を最小限にしてもよい、または電気を発生させるために使用されてもよい、または両方であってもよい。

タイヤからの鋼鉄ワイヤは、熱分解チャンバ下側壁２に沈下し、本壁の傾斜のため、エリアＣ（図１参照）内に蓄積し、それらは、除去デバイス１９を活用して、除去デバイス１６によって除去されることができる。プランジャ２３は、鋼鉄ワイヤを熱分解液体１の表面の下方に押動させるために使用されてもよい。

除去デバイス１６は、バッチベースで動作してもよい。１６がアイドルである時間の間、除去デバイス１９は、熱分解液体１から除去されてもよい。区間Ｂは、熱損失を最小限にするために、かつ安全上の理由から、カバー３６で閉鎖されてもよい。

熱分解チャンバの内側の圧力が、若干だけ大気を上回るにつれて（概して、１００ｍバールを超えない）、区間Ｂ内の液体レベルは、区間Ａ（図１参照）内の液体レベルとほぼ等しくなる。これは、連続流体で充填された区間ＡおよびＢの流体静力学の原理によるものである。しかしながら、別の液体が、区間Ｂの上部に位置する場合、区間ＡおよびＢの液体レベルは、異なり得る。

サイクロン９の動作温度は、高温、好ましくは、熱分解液体１と同一の温度に維持され、カーボンブラックの炭化水素蒸気吸着を最小限にしてもよい。さらに、カーボンブラックをサイクロン９から収集するサイロもまた、吸着された炭化水素が取り除かれ得るように、１００℃を超える温度に維持されてもよい。

タイヤと同様に、プラスチック材料の大型片もまた、装填容器２９を介して、熱分解チャンバに装填されてもよい。

システムの種々のプロセスパラメータ、例えば、区間Ａ、Ｂ内の液体レベル、熱分解チャンバ３内の圧力、および凝縮器温度が、監視されてもよい。

装填容器２９を介して熱分解チャンバに装填するために好適ではない、より小さいプラスチック材料は、例えば、ライン３７（図３）を介して、押出機（図示せず）を用いて、熱分解チャンバ３に装填されることができる。

区間Ｂに位置し得る、溶融塩は、ＬｉＣｌ−ＫＣｌの共晶（５８．２ｍｏｌ％ＬＣｌおよび４１．８ｍｏｌ％ＫＣｌ）またはほぼ共晶混合物であってもよい（：Ａ．Ｓ． Ｂａｓｉｎ， Ａ．Ｂ． Ｋａｐｌｕｎ， Ａ．Ｂ． Ｍｅｓｈａｌｋｉｎ ａｎｄ Ｎ．Ｆ． Ｕｖａｒｏｖ， Ｔｈｅ ＬｉＣｌ−ＫＣｌ Ｂｉｎａｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ， Ｒｕｓｓｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ２００８，Ｖｏｌ．５３，Ｎｏ．９，ｐｐ．１５０９−１５１１）。本溶融塩層は、鋼鉄ワイヤが溶融塩を通って移動されるとき、脱亜鉛化処理ステップを提供し、鋼鉄ワイヤ除去の際のプロセスからの亜鉛の損失を最小限にし得る。

図４ａ〜図４ｃは、抽出器として使用されることができる、いくつかの異なる実施形態を図示し、図４ａは、単純ランス型抽出器を示し、図４ｂは、一端により広い開口部を伴う、ランス型抽出器を示し、図４ｃは、熱分解蒸気および軽固体熱分解生成物を熱分解液体１の表面から除去するために適合されたマニホールド型抽出器を示す。

本発明の望ましい特性は、固体が、重力によって、鋼鉄、ＺｎＯ、および炭素化合物に分離することである。熱分解液体１として好適な密度を伴う液体であることを前提として、炭素およびＺｎＯは、熱分解液体１の表面に分離する一方、鋼鉄ワイヤは、沈下し、熱分解チャンバ３の最低点であるため、Ｃ（図１参照）に集まる。

本発明の別の望ましい特性は、メタンまたはプロパン等の非凝縮性気体が、バーナーに経由され、熱分解プロセスの付加的エネルギー要件を最小限にすることである。

本発明の別の望ましい特性は、熱分解チャンバが、タイヤ内に存在する最大可能量の水を取り扱うように設計され得るため、タイヤ内に存在し得る水が、留まることができることである。しかしながら、過剰量の水で充填されたタイヤは、切断、例えば、本水を除去するために、半分に切断されてもよい。これらの切断されたタイヤは、切断されていないタイヤと同一の方式で、本発明によって処理される。水の除去は、費用がかかる、すなわち、エネルギーが、水を蒸発させるために集中するため、システムの経済性を向上させる。しかしながら、タイヤのさらなるサイズ削減は、必要ではなく、タイヤを半分に切断することは、過剰量の水を含有するタイヤのみに要求される。

本発明の別の望ましい特性は、鋼鉄が、鋼鉄産業用のスクラップとして回収され、プロセスの経済性を向上させる。タイヤは、それらを処理する前に、切断されない（または、半分にのみ切断する）ため、鋼鉄ワイヤは、その完全性を維持し、プロセスから完全に回収され、熱分解チャンバ３からの鋼鉄ワイヤの回収を簡単にすることができる。

本発明の別の望ましい特性は、他の廃プラスチックが、例えば、押出機または他の手段（図面には図示せず）によって、処理のために、熱分解チャンバに追加されてもよいことである。

本発明の別の望ましい特性は、蒸気が、油、すなわち、ディーゼル燃料に凝縮されることができることである。

本発明の別の望ましい特性は、蒸気放出が、区間Ｂ（図１参照）内で発生しないことである。故に、熱分解チャンバの本部分は、蒸気放出を生じさせずに、大気に開放され得、そうでなければ、勢いが弱化される必要があり得る。

本発明の別の望ましい特性は、熱伝達が、例えば、回転炉内に該当するであろう、間接加熱ではなく、直接加熱によるため、熱分解プロセスが、高速であることである。その結果本プロセスの処理量は、改良される。

本発明の別の望ましい特性は、装填容器２９の数またはサイズあるいは両方および熱分解チャンバ３のサイズのみ、増加される必要があるため、熱分解プロセスが、容易に拡張可能であり、回転炉または類似デバイスに対応するとき、拡張の困難点を回避することである。

本発明の別の望ましい特性は、高価であり、費用のかかる廃棄物処理問題をもたらし得る、触媒が要求されず、プロセスの経済的価値を増加させることである。

本明細書では、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ、およびｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を備える）」またはその任意の変形例および用語「ｉｎｃｌｕｄｅ、ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｅｄ、およびｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（〜を含む）」またはその任意の変形例は、全く同じ意味であると見なされ、全て、最も広義の可能性として考えられる解釈が与えられ、その逆も同様であるものとする。

本発明は、前述の実施形態に限定されず、構造および詳細の両方において変動され得る。

Claims (13)

1. （ａ）種々のサイズのタイヤ全体またはその一部、（ｂ）切断または非切断あるいは大型プラスチック片または小型プラスチック片、あるいは他のプラスチック複合材、（ｃ）金属コーティングされたプラスチック、（ｄ）純粋または混合非複合材プラスチックのうちの少なくとも１つを含むプラスチック供給材料をリサイクルするためのシステムであって、前記システムは、
   前記供給材料を装填容器（２９）内に装填するための手段であって、前記装填容器（２９）は、前記供給材料から空気を除去するように適合されている、手段と、
   前記供給材料を前記装填容器（２９）から熱分解チャンバ（３）内に装填するための手段であって、前記熱分解チャンバ（３）は、使用中、熱分解液体（１）を保持するように構成されている、手段と、
   前記供給材料から取得された重固体熱分解生成物および軽固体熱分解生成物が前記熱分解液体（１）内で分離することを可能にするための手段であって、前記軽固体熱分解生成物は、前記熱分解液体（１）の上部に分離する、手段と、
   熱分解蒸気および前記軽固体熱分解生成物をサイクロン（９）内で分離するための手段であって、前記サイクロン（９）は、直列または並列またはその組み合わせで設置されたフィルタ、サイクロン、ジグザグシフタ、あるいは、渦流セパレータを含むことを特徴とする、手段と、
   抽出器（６）を介して、前記熱分解液体（１）の表面から前記熱分解蒸気および前記軽固体熱分解生成物を除去するための手段と、
   除去デバイス（１６、１９）を用いて、前記重固体熱分解生成物を前記熱分解チャンバ（３）の底部から除去するための手段と
   によって特徴付けられ、
   前記熱分解チャンバ（３）は、傾斜した底部を備え、前記重固体熱分解生成物は、前記熱分解チャンバ（３）の低点に集まり、前記熱分解液体（１）は、前記軽固体熱分解生成物が前記熱分解液体（１）の上部に分離することを可能にし、かつ、前記重固体熱分解生成物が前記熱分解チャンバ（３）の底部に沈下することを可能にする密度を有することを特徴とする、システム。
2. 前記熱分解チャンバ（３）は、Ｕ形状構造を備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記熱分解チャンバ（３）は、少なくとも２つの区間（Ａ、Ｂ）を備え、少なくとも１つの区間（Ｂ）は、前記区間（Ｂ）内の前記熱分解液体（１）の表面が大気に暴露されると、前記区間（Ｂ）から大気に前記熱分解蒸気を放出することなく、大気に開放されることが可能である、請求項１または請求項２に記載のシステム。
4. 前記熱分解チャンバ（３）の傾斜した底部の傾斜の角度は、１０度と６０度との間であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
5. 前記除去デバイス（１６、１９）は、可動または固定のいずれかである複数のデバイスを備え、および／または、前記除去デバイス（１６、１９）は、前記熱分解チャンバ（３）の低点から前記重固体熱分解生成物を除去するように適合されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記抽出器（６）は、ランス型または他の型の抽出器手段を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記サイクロン（９）は、前記軽固体熱分解生成物の異なる分画の収集を可能にするように適合された、並列または直列またはそれらの組み合わせで設置された複数のサイクロンを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
8. オーガが、前記軽固体熱分解生成物を前記熱分解チャンバ（３）から除去するために使用されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記オーガは、前記軽固体熱分解生成物を前記熱分解チャンバ（３）から、複数の場所から除去する複数のオーガを含むことを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
10. 前記軽固体熱分解生成物および前記熱分解蒸気は、前記熱分解チャンバ（３）の側壁内に位置する単一または複数のスロットを介して、前記熱分解チャンバ（３）から除去されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記熱分解液体（１）は、溶融非鉄金属であり、亜鉛、スズ、鉛、アルミニウム、銅、または、その合金のうちの少なくとも１つから選択されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. １つまたは複数のプランジャ（２３）が、前記熱分解液体（１）の表面に浮遊する鋼鉄ワイヤまたは他の重固体熱分解生成物を浸漬させるために使用されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. （ａ）種々のサイズのタイヤ全体またはその一部、（ｂ）切断または非切断あるいは大型プラスチック片または小型プラスチック片、あるいは他のプラスチック複合材、（ｃ）金属コーティングされたプラスチック、（ｄ）純粋または混合非複合材プラスチックのうちの少なくとも１つを含むプラスチック供給材料をリサイクルする方法であって、前記方法は、
    前記供給材料を装填容器（２９）内に装填するステップであって、前記装填容器（２９）は、空気を前記供給材料から除去するように適合されている、ステップと、
    前記供給材料を前記装填容器（２９）から、熱分解液体（１）を備える熱分解チャンバ（３）内に装填するステップと、
    前記供給材料から取得された重固体熱分解生成物および軽固体熱分解生成物を前記熱分解液体（１）内で分離することを可能にするステップであって、前記軽固体熱分解生成物は、前記熱分解液体（１）の上部に分離する、ステップと、
    抽出器（６）を介して、熱分解蒸気および前記軽固体熱分解生成物を前記熱分解液体（１）の表面から除去し、前記熱分解蒸気および前記軽固体熱分解生成物をサイクロン（９）内で分離するステップであって、前記サイクロン（９）は、直列または並列またはその組み合わせで設置されたフィルタ、サイクロン、ジグザグシフタ、あるいは、渦流セパレータを含むことを特徴とする、ステップと、
    除去デバイス（１６、１９）を用いて、前記重固体熱分解生成物を前記熱分解チャンバ（３）の底部から除去するステップと
    によって特徴付けられ、
    前記熱分解液体（１）は、前記軽固体熱分解生成物が前記熱分解液体（１）の上部に分離することを可能にし、かつ、前記重固体熱分解生成物が前記熱分解チャンバ（３）の底部に沈下することを可能にする密度を有することを特徴とする、方法。