JPS63500782A - 流動層反応器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ５たすカ５管　万仁１ｔ・　ジ； 本発明は、請求の範囲第１項の前提部に従って言えば流動層反応器に関する。

特に屑ゴム、プラスチック廃棄物などの炭化水素全含有する廃棄物の熱分解処理 に用いる多くの流動層反応器においては、西独特許第２，６５８，３７１号の流 動ガスを下方向に向けて送り込訃技術が適している。がスの導入には、流動層を 形成するため反応器内の一部に伸び、好ましくは、下方向に折れ曲がった末端を 有する流動ガス導入管を用いている。稼働するとこれらの装置は、上方から流動 ガスを導入して、流動層を個々の自由横断面を有する部分に分割する。ここで各 部分は流動層領域全体の自由横断面の中のごく一部を占める。この現象は、例え ば自動車のタイヤなど比較的大型の非熱分解要素を含有する出発原料を処理する 場合は、困難な事態を生じさせる。さらに流動層中にガス導入管があると、反応 器の全横断面にわたって流動層に均一な流動条件上寿え、有利な状態をつくシ出 す流動層の回転を生じさせるのが困難になる。

本発明は前記の上方から流動ガスを導入するという有利な方法を用いながら、出 発原料中の比較的大型の残存非熱分解要素を処理し、かつ流動層の均一な流動全 可能にする流動層反応器を提供することを目的とする。

本発明によれば、この目的は請求の範囲第１項に示した流動層反応器によって達 成される。

本発明の流動層反応器においては、周壁の内面に近接する通気孔が、流動層を形 成する内部の横断面にとって障害となることがないため、比較的大型の非熱分解 要素も通気孔の間の空間を通過することができる。

その結果該非熱分解要素をより確実に流動層から分離できる。そして反応器を連 続的な下向きの流れで稼働することができ、所定の大きさの反応器でより高い生 産性を可能にする。さらに通気孔の損傷がより起りにくくなり、流動層は反応器 の内部全体にわたって均一に保たれるため、生産性の向上に寄与する。

本発明を試験した結果、次のことが分かった。本発明においては、通気孔は周壁 の内面に近接して設けられ、さらに斜め下かつ内側に向けて配置されるため、通 気孔が流動層全体にわたって設けられた場合と同様に高性能の流動層を形成する ことができる。この驚くべき効果は、本発明の一態様にあるように、通気孔を反 応器内壁の傾斜部分に設けると、より高められ、また振動の影響上受けにくくな る。この場合、実質的に内壁の円錐形の下部分を傾斜部分にするとよい、そうす れば反応器の縦軸に対して相対的に対称な回転が得られる。そしてこの場合は、 流動層全維持するのに十分な激しい流動ガスの上昇流が、反応器の縦軸領域にお いて得られる。

本発明の流動層反応器は、少なくとも部分的には受けない流動層の横断面に、流 動層の過剰な干渉なく配置できるからである。特に有利な流動条件と安定な流動 層は、加熱パイプが反応器内部に頂部から実質的に垂直に挿入された場合に、得 られることがわかっている。もし加熱／母イゾが、内部の周壁領域及び／又は拡 大領域に配置された場合には、横断面のうちかなり広い中央部が、比較的大型の 出発原料又はその非熱分解性要素の通過のために自由領域として残される。従っ てこの反応器は古タイヤなどの大型の出発原料を熱反応器の上部中央領域に送り 込むように、そして加熱パイプをこの中央領域の回りに配置するように設計すれ ばよい。

以下に添附の図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。

第１図は、例えば自動車のタイヤなどの大型の出発原料を熱分解する反応器の垂 直断面図（尺度は実際とは異なる）である。小型のプラスチック廃棄物など全熱 分解する場合に適した態様は破線で示しである。

第２図ないし第４図は、それぞれ異なる態様の流動ガス通気孔の垂直断面図であ る。

第１図は古タイヤの熱分解処理に適した間接加熱方式の流動層反応器を示す。反 応器は、好ましくは円形断面の内部５を包囲する垂直に周壁３でできた容器１か らなる。反応器には流動ガス通気孔の配列がある。

流動ガスは、少なくとも一部は、好ましくは熱分解で生成した熱分解ガスから成 る。通気孔は、好ましくは砂及び／又はアルミナからなる流動層に流動がスを送 り込む。通気孔は下向きに流動ガスを送り込むが、好ましくは流動ガス導入管の 反応器内部にある末端に設けられる。本発明の反応器によれば、周壁３の内面９ に近接して、通気孔７の水平な配列が設置される。通気孔は斜め下かつ内側に向 けて（矢印１１）、流動ガスを送り込む。図示の態様においては、通気孔は、流 通ガス導入管の反応器内部の末端にある。簡単のため、通気孔７のおる流動ガス 導入管１３を１つだけ、部分的に詳しく第１図に示しである。他の同一の通気孔 は破線１５で示しである。稼働の結果流動層物質１９から形成される流動層１７ も、第１図に示しである。稼働中に形成する流動層１７の最上部には排出路２１ があって、流動層から浮き上がってくる砂やすすを排出する。熱分解ガスの排出 路２３は、内部５の最上領域２５に連通されている。内部５の上部領域は拡張で きるが、これは第１図には示していない。

図面に示す稼働中の場合は、反応器の縦軸２７は実質的に垂直である。反応器は 床３１上の支持台２９の上に載っている。反応器は下側はど先細になっており、 固体排出口３３の所に末端がある。図示の態様においては排出口３３には、固体 排出Ａ’イブ３５が接続されている。反応器はその頂部に頂壁３７を有している 。この頂壁３７の中央部には、流動層物質及び出発原料を送り込むための送入口 ３９がある。流動層中の反応（（化学的な影響を及ぼす添加剤、例えば石灰も、 この送入口を通じて挿入される。

図示の反応器においては、通気孔７は、周壁３の内面９と実質的に同一平面にあ る。このため通気孔は、均一な流動パターンを形成するのに、最小限の障害です む。通気孔は、流動ガスの下向きの導入を可能にし、かつ流動ガス導入管内に流 動層物質が入り込むのを防止するため、その上部が被覆されている。図示の態様 においては、各通気孔は、斜め下かつ内側に伸びる少なくとも二つの外被によっ て覆われている。このため反応器内を通過する物質にとって、はとんど障害にな らない。

通気孔７は、周壁３を貫通する流動ガス導入路の末端に位置する。原則として、 これらの導入路は、周壁３にある流路によりて形成される。この場合は通気孔を 形成する部分は、これら流路の末端である。この態様は第１図には示されていな い。その代わりに第１図には、流動ガス導入路が、既述の流動ガス導入管１３に よって形成されている態様が示されている。周壁３の適当な穴全通って伸びるそ れぞれ独立した導入管を用いた場合は、通気孔の位置を都合に合わせて変えるこ とができ、また摩耗や損傷の場合に容易に取替えることができる。

流動ガス導入管を用いた図示の態様においては、少なくとも周壁部４３の下側は 、その末端で周壁３の内側に突出している。セして周壁部は、通気孔７及びこれ を取り囲む外被でできている。この態様は非常に簡単で費用もかからない。図示 の態様においては、流動ガス導入管で形成される流動ガス導入路は、少なくとも 周壁３から伸びる末端においては、反応器の内側に向けて斜上向きになっている 。この結果好ましい下向きかつ内向きの流れは、ガス導入管１３の周壁突出部の 下側にある開口によってつくり出される。図示の態様においては、通気孔は、周 辺方向に伸びるスロットとして形成されている。このようなスロットは、簡単に 安価で、大量生産でも製造することができる。

通気孔を複雑な構造にするのは可能であるし、またより正確な流動ノソターン、 及び好ましい流出速度の流動ガスを得るには、その方が適していることもある。

この目的のためには、特に通気孔において下向きの送風・卆イブが用いられる。

そしてこれら送風パイプは、流動ガスの流出速度を高めるような横断面を有して いる。この態様は第１図には示されていない。流動層の高さを上昇させるには、 流動ガスの流出速度は、高い方が好ましい。それは次の理由による。例えばスク リーニング効果である。即ち熱分解で生成した軽い粒子を分離し、例えば図示の 排出路２１全通して排出することができる。或いは側面から反応器内に導入され るプラスチック廃棄物の場合は、流動層全体の高さに対する導入口の相対的な高 さを変えれば化学的な熱分解反応を調節することができる。

最初に述べたように、反応器内には流動層１７の間接加熱用の加熱パイプがある 。この加熱・ぞイゾの傾斜は内部５に対して頂部から実質的に垂直である。そし て反応器１の頂壁３７に固定されている。この加熱ｉＪ？イブは、実質的に垂直 に伸びているため、反応器に対して横断的に伸びるパイプに比べ、流動層の障害 にならない。図示の反応器は大型の出発原料の熱分解を想定しているので、最大 限の広さの自由横断面を有しなければならない。そこで内部５の周辺領域にのみ 加熱パイプが配置されている。もし加熱パイプが内部の拡大領域に配置されるな らば、上記のような制限をしなくでも自由な横断面が得られる。これは図示の態 様においては、反応容器１の内部５の下側の円錐部分を上方に行くに従って拡大 し、さらにシリング一部においても上方に向うにつれて、これを拡大させ続ける ことによって達成できる。もし加熱／セイブを内部の周辺領域において上述のよ うに配置した場合は、通気孔のある周辺領域にこれを傾けると、流動に対する影 響が最小限ですむ。これは例えば送風ツクイブ４５−１及び４５−３の場合であ る。もし所望の熱量を得るため多数の加熱パイプを用いる場合は、通気孔で占め られている周辺領域にある加熱パイプは該通気孔の上に末端・シ を有するのが望しい。第１図においては中央のパイプ４５−２がそれでおる。

既知述べたように、図示の反応器は、古タイヤなどの大型の出発原料の熱分解用 に設計されたものである。出発原料は、既に述べたように、送入口３９のある反 応器の頂部中央領域４７から導入される。加熱パイプ４５は、この中央領域４７ の回りに配置され、実質的に垂直に伸びる。内部５の比較的広い横断面は、底部 の固体排出口３３につながる。これは比較的大きな断面積を有していて、出発原 料中の比較的大きな非熱分解要素が通過できるようになっている。固体排出口３ ３からの流出が左右釣り合ったものになるように、排出口３３は中央に設けられ る。排出口から流出する固体が粘つくことなく速やかに排出されるようＫ、通気 孔４８が、さらに排出口３３の下部に設けられている。この通気孔は水平に向け られていて、対称な流出パターンを水平に生じさせる。こうして流動部分は排出 口３３に向かって真直低下してくる。

上述の基本的な手順は、実質的に同一の構造的特徴を有するならば、反応器を通 過するのに狭い自由横断面で済む小型の出発原料にも適用できる。その場合の態 様は、第１図に破線で示しである。対応する小さな送入口４９が用いられ、頂壁 ３５の内面５１は広くなっている。追加の加熱・平イブ５３が、他の加熱パイプ より中央に配置され、またより内部５の中央に伸びている。

出発原料によっては、これを上からではなく側面から、流動層１７の中央部に送 り込むのが好ましいことがある。これはポリマーを例えば９０チぐらい多量に含 有し、そのため特別に高い熱分解エネルギーを必要とするプラスチックの小片・ などの場合である。もしそのような出発原料、例えば低分子量オレフィンなどの 石油分解生成物が、上から流動層に導入されると、はとんどが引取られて、芳香 族化合物の生成には使えなくなってしまう。しかし流動層の下部領域に導入され ると、石油分解生成物は十分に長い時間、エネルギー全供給され、芳香族化合物 を生成する反応を起こす。

場合によっては、上部中央にある送入口４９を除去すると、よシ多くの加熱パイ ｆｆ設置することができ、高いエネルギーを達成することができる。ここで注意 すべきことは、例えばゴム、古タイヤなどの、ポリマーの含量が約５０％しかな いような、低ポリマーの出発原料の熱分解の場合は、低いエネルギーで十分だと いうことである。この程度のエネルギーなら中央部の広い送入口３９の回りにあ って内部５の周辺領域にのみ傾斜する加熱パイプのみによって、供給することが できる。

第１図の態様において破線で示されているのは、出発原料としてプラスチックの 小片を熱分解する場合である。側面搬入装置５５は出発物質を側面から流動層１ ７に送り込む。側面搬入装置は、複数設けることができる。破線で示した態様て おいては、側面搬入装置５５は、スクリューコンベア５９に接続した搬入路５７ を有している。例えば図示の加熱パイ′；ｆ４５−Ｊのように、側面搬入装置の 付近に加熱パイプを設ける場合は、この装置の上部にこれら加熱パイプの一末端 がくるようにする。これは第１図において破線６１で示されている。側面搬入装 置５５は、流動層が形成され、かつ熱分解が起こっている内部５内に通じている 。従って側面から導入された出発原料は、直ちに溶解し、搬入口で粒状又は円錐 形状の溶解腕となって、この付近では極めて高熱になっている流動層から速かに 分離される。この分離された溶解物は非常に流動的で、砂などの流動層物質を広 範囲で被覆する。このため熱分解は急速に、例えば数秒又は数分の１秒で進行す る。

この段階は、古タイヤなどの屑ゴムを熱分解する場合とは顕著に異なる。この場 合は搬入口付近かどうかとは別に、流動層から分離され、熱分解するには、より 長い段階を踏まねばならない。反応は比較的ゆっ〈シとより深い層へと進む。原 料の表面は泡立ち、凝集した物質はより長い時間残存する。従って熱分解時間は 、例えば２分間必要である。よってこのような出発原料を流動層のより深い箇所 に直接送り込むことには、何ら利点がない。

図示の態様においては、例えばポンプに使う古拙などの熱分解可能な他の物質も 、他の箇所から流動層に導入されることを示すため、他の側面導入口６３を示し である。

前記の加熱パイｆ４５及び５３は熱分解ガスを用いるように設計されている。従 って燃料ガス、燃焼ガス及び排気ガスのための通路６５．６７及び６８が、第１ 図に示されている。好ましくはいわゆる輻射加熱パイプがらるのがよい。こうす れば燃料ガス及び燃焼空気が排出ガスによって予め十分に加熱されるため、パイ プ表面における単位面積当りの熱量は十分なものになる。

図示の態様においては、とりわけ高荷重の流動層が得られる。なぜなら通気孔７ は、周壁３の内面９におい−ｃ、斜め下かつ内側に向けであるため、流動ガスは 下向きかつ内側に向けて吹き込まれ、反応器の中央部で激しい上昇流を巻き起こ すからである。

図示の態様においては、内面９は、実質的に円錐形の傾斜を有する。これは構造 として簡便なものである。

第２図は第１図のとほぼ同様な通気孔を示したものである。しかしより拡大され ており、反応器の側壁２０３も垂直である。流動がスの流路は、この態様にあっ ても、流動ガス導入管２１３によって形成されている。この末端においては、／ Ｊ？イブ周辺部２４３の少なくとも下部分が、周壁２０３の内面２０９から突出 している。そしてこの周辺部に通気孔２０１があシ、その他の箇所は外被２４１ を形成するため閉じられている。

第３図も同じような態様であり、周辺部３４３の下側に、周壁３０３の内面３０ ９に向けて突出する流動ガス導入管３１３、及び通気孔３０７がある。ただしこ の場合は、下向きの送風バイブロ９が、通気孔３０７に設けられている。送風／ ４イブ６９の形状と向きによって、流動ガスについて所望の流動ノ４ターンが得 られる。従って送風／ぐイブ６９は、流動ガスの流出速度を高めるような断面形 状７１を有する。

第４図は、第２図及び第３図に似た通気孔を有する態様を示す。ここでも周壁４ ０３は垂直である。流動ガス導入管４１３は、周壁４０３を通過して斜め上かつ 内側に伸びる。そして末端においては、外被４４１、例えば導入管４１３に溶接 された板によって被覆されている。周辺部４４３の下部においては、内面４０３ に向かって突出したスロット状の通気孔４０１がある。

プロ９ｆｔそれぞれ異なった型のものにすると、流出の速度及び割合は、それぞ れ独立に汰い範囲で、所望のものに調節することができる。同様な効果は、導入 路中の装置に制限を加えること、例えば交換可能なオリフィスプレート（図示せ ず）によっても得られる。このような分離制限装置は、通気孔よりも設置しやす い。

浄書（内容に変更なし） 手　続宇市ｊＴＥ　書（方式） 昭和６２年１２月ＩＱ日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 ＰＣＴ／ＤＥ８６１００２６Ｂ ２、発明の名称 流動層反応器 ３３補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ブラウン・ボベリ・ラント・シー・アクチェン　ゲゼルシャフト ４、代理人 昭和６２年１１月１７日　（発送日） ６、補正の対象 所定の書面（特許出願人の住所） 図面の翻訳文（第１図） 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和６２年３月２日

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. １．出発原料、とりわけ屑ゴム、古タイヤ、プラスチック廃棄物などの有機物ポ リマーを多量に含有する炭化水素含有廃棄物の熱分解処理によって、実質的に垂 直な周壁（３）と、好ましくは円周状の断面を有する内部（５）、及び砂、アル ミナ、コークス、すすその他の類似物からなる群から選ばれる流動屑物質（２０ ）に、少なくとも部分的には熱分解によって生成する熱分解ガスからなる流動ガ スを送り込む通気孔（７）の配列とからなる間接加熱式流動層反応器において、 通気孔（７）は下方向（１１）に向けて、好ましくは流動ガス導入管（１３）の 末端にあって、周壁（３）の内面（９）に近接して配置され、斜め下かつ内側に 向けて（１１）設けられている流動層反応器（１）。
2. ２．通気孔（７）は周壁（３）の内面（９）と実質的に同一平面にある請求の範 囲第１項に記載の反応器。
3. ３．通気孔（７）の先端が被覆されている請求の範囲第１項又は第２項に記載の 反応器。
4. ４．通気孔（７）が、斜め下かつ内側に伸びる少なくとも１つの外被（４１）で 覆われている請求の範囲第３項記載の反応器。
5. ５．通気孔（７）が周壁（３）を貫通する流動ガスの流路の末端に位置する請求 の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の反応器。
6. ６．流動ガスの流路が流動ガス導入管（１３）でできている請求の範囲第５項記 載の反応器。
7. ７．流動ガス導入管（１３）が、その末端で、少なくともその断面（４３）の下 側が周壁（３）の内面（９）から突出しており、その断面（４３）に通気孔（７ ）を有し、そして末端の他の箇所は通気孔を形成するために被覆されている請求 の範囲第６項記載の反応器。
8. ８．流動ガスの流路は少なくともその末端で斜め上向きかつ内側に伸びる請求の 範囲第５項ないし第７項のいずれか１項に記載の反応器。
9. ９．通気孔（３０７）に下向きの送風パイプ（６９）が取付けてある請求の範囲 第１項ないし第８項のいずれか１項に記載の反応器。
10. １０．送風パイプ（６９）は流動ガスの流出速度を高める形状の断面を有する請 求の範囲第９項記載の反応器。
11. １１．通気孔（７；２０７；３０７；４０７）が周囲の方向に伸びるスロットと して形成されている請求の範囲第７項又は第８項記載の反応器。
12. １２．通気孔が周壁（３）の内面（９）に斜め下かつ内側に向けて設けられてい る請求の範囲第１項ないし第１１項のいずれか１項に記載の反応器。
13. １３．傾斜部分が内面（９）の実質的に円錐形の下側の部分である請求の範囲第 １２項記載の反応器。
14. １４．流動層（１７）の間接加熱用加熱パイプ（４５）を有し、その加熱パイプ の傾斜が実質的に内部（５）に対して頂部から垂直である請求の範囲第１項ない し第１３項のいずれか１項に記載の反応器。
15. １５．加熱パイプ（４５）が内部（５）の周縁部に配置されている請求の範囲第 １４項記載の反応器。
16. １６．加熱パイプが内部（５）の拡張部分に配置されている請求の範囲第１４項 又は第１５項記載の反応器。
17. １７．加熱パイプ（４５−１）が通気孔（７）のある周縁部にまで伸びている請 求の範囲第１４項ないし第１６項のいずれか１項に記載の反応器。
18. １８．加熱パイプ（４５−２）が各通気孔で占められた領域の上に末端を有する 請求の範囲第１４項ないし第１７項のいずれか１項に記載の反応器。
19. １９．反応器が、大型の出発原料を熱分解させるために、出発原料を反応器中央 部の上側領域に装填し、この中央領域に実質的に垂直に伸びた加熱パイプ（４５ ）を配置した請求の範囲第１４項ないし第１８項のいずれか１項に記載の反応器 。
20. ２０．反応器が、出発原料のうち熱分解しなかった大型の残留物の排出口（３３ ）を下部に有する請求の範囲第１９項に記載の反応器。
21. ２１．下部にある排出口（３３）に放射状の通気孔（４８）が設けられている請 求の範囲第２０項記載の反応器。
22. ２２．反応器がプラスチックの小片の出発原料を熱分解させるために、実質的に 内部（５）の断面の全範囲に垂直に伸びる加熱パイプ（４５，５３）を有する請 求の範囲第１４項ないし第１８項のいずれか１項に記載の反応器。
23. ２３．出発原料の側面搬入装置（５５）を少なくとも１つ有する請求の範囲第２ ２項記載の反応器。
24. ２４．側面搬入装置が、流動層が形成されかつ熱分解が起こる内部（５）の領域 に通じている請求の範囲第２３項記載の反応器。
25. ２５．側面搬入装置（５５）の領域に位置する加熱パイプが該搬入装置の上部に 末端を有する請求の範囲第２３項又は第２４項記載の反応器。