アクリル系樹脂の熱分解方法
【課題】流動層による不活性ガス雰囲気下でのアクリル系樹脂の熱分解を長時間連続して安定に実施できる熱分解方法の提供。
【解決手段】流動媒体が充填された分解槽に不活性ガスを含む流動化ガスを連続的に供給して流動媒体を流動させ、流動層を形成する工程（１）、該流動層にアクリル系樹脂をスクリューフィーダーにより連続的に供給して熱分解させ、該熱分解により生じるガス状の分解生成物を冷却し、液体として回収する工程（２）、分解槽内の流動媒体を連続的に排出し、加熱装置に導入し、加熱した後、分解槽に連続的に供給する工程（３）を含み、該アクリル系樹脂の供給時において、前記スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、分解槽の内壁と接する位置での樹脂充填率が５５％以下であり且つ該位置での樹脂供給線速度が２．０ｍ／分以上である。
【解決手段】流動媒体が充填された分解槽に不活性ガスを含む流動化ガスを連続的に供給して流動媒体を流動させ、流動層を形成する工程（１）、該流動層にアクリル系樹脂をスクリューフィーダーにより連続的に供給して熱分解させ、該熱分解により生じるガス状の分解生成物を冷却し、液体として回収する工程（２）、分解槽内の流動媒体を連続的に排出し、加熱装置に導入し、加熱した後、分解槽に連続的に供給する工程（３）を含み、該アクリル系樹脂の供給時において、前記スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、分解槽の内壁と接する位置での樹脂充填率が５５％以下であり且つ該位置での樹脂供給線速度が２．０ｍ／分以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクリル系樹脂を、不活性ガス雰囲気下、流動層により熱分解し、生成するガス状の分解生成物を冷却し、液体として回収するアクリル系樹脂の熱分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃プラスチック用の樹脂を不活性ガス雰囲気下で熱分解し、生成したガス状の分解生成物（モノマー、油等）を冷却し、液体として回収する方法が知られている。特に樹脂がアクリル系樹脂である場合、該方法を用いることで、モノマーを液体として回収でき、アクリル系樹脂の製造にリサイクルできるため、樹脂製造時の使用原油量や環境負荷を低減できるため、工業的に有用とされている。
樹脂の熱分解方法の一つとして、流動層を利用する方法がある。該方法は、分解槽内にて、樹脂の熱分解温度以上の温度に加熱した高温の流動媒体（砂等の固体粒子）を流動させ、そこに樹脂を投入するもので、樹脂の熱分解に必要な熱量が流動媒体の顕熱により供給される。そのため、分解槽の壁面だけで加熱する場合に比べて効率よく熱分解を実施でき、分解槽のスケールアップが容易であること、加熱した流動媒体を分解槽に連続的に供給するとともに該分解槽から流動媒体を連続的に排出することで連続的な熱分解処理が可能であること、樹脂の熱分解残渣を流動媒体に付着させて分解槽から排出できること、排出した流動媒体を加熱等により再生して再利用できること、等の利点があり、工業的に有利な方法である。たとえば特許文献１、２には、分解槽に加熱した流動媒体、流動化ガスおよび樹脂をそれぞれ連続的に供給し、かつ該分解槽から流動媒体を連続的に排出し、その排出した流動媒体を加熱装置に導入して加熱した後、再度分解槽に供給する方法が記載されている。このような方法において、分解槽に樹脂を連続的に供給する手段としては、定量供給性に優れることから、スクリューフィーダーが好ましく使用されている。
【０００３】
しかし、上記方法において樹脂としてアクリル系樹脂を使用する場合、熱分解を長時間連続して安定に行うことが難しい傾向がある。たとえばアクリル系樹脂を不活性雰囲気下にて熱分解する反応は吸熱反応であるため、流動層内で樹脂が適正に分散しない場合、樹脂同士が融着し、樹脂が完全に分解するまでの反応時間が大きくなり、また、局部的に分解のための熱量が多く必要なため、流動層の局部的温度低下に繋がり、限界を超えると、局部的に樹脂が分解できない温度までに低下し、流動層が固化してしまう。また、スクリューフィーダーを長時間連続して安定に運転することが難しい問題もある。つまり、アクリル系樹脂は、樹脂の分子量によっても異なるが、ガラス転移温度以上の温度になると、元の樹脂形状を残さず溶融する場合と、樹脂表面のみが溶融し、樹脂同志がおこし状に融着する場合がある。特に後者の場合は、樹脂同志の接着力が非常に高い。そのため、スクリューフィーダー内の樹脂が分解槽からの熱により溶融し、スクリューフィーダー管壁に付着してしまう。さらに、該付着物が樹脂同士の融着により成長した場合には、樹脂をスクリューフィーダーで送るのに非常に大きなトルクが必要となり、限界を超えると、スクリューが回転できない状態となってしまう。
【０００４】
一方、不活性ガス雰囲気下にて流動媒体の顕熱を利用して樹脂を熱分解する方法ではないが、空気雰囲気下にて、石炭、コークス、廃プラスチック、ＲＤＦ、シュレッダーダスト等の各種固体燃料、固体廃棄物等を熱分解する際の原料供給方法として、以下に示す特許文献３〜６に記載の方法が提案されている。
特許文献３〜５では、根元部分よりも先端部のスクリュー内径が細くなるテーパースクリューフィーダーを使用する方法が開示されている。該方法では、スクリューフィーダーのスクリュー先端部の樹脂充満率を高くすることで、スクリューフィーダーのスクリュー根元部分に流動化ガスや、熱分解ガスが流れないようにマテリアルシールしている。
特許文献６では、スクリューフィーダー外筒を加熱し、樹脂を溶融することでマテリアルシールしつつ、原料を供給する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１４３２０号公報
【特許文献２】特開２００８−２１４５８９号公報
【特許文献３】実開昭５９−１６６８３２号公報
【特許文献４】実開昭５５−１６０３３４号公報
【特許文献５】特開昭５６−６２８８２号公報
【特許文献６】特開昭４９−３２９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献３〜６に記載の原料供給方法を、不活性ガス雰囲気下にて流動媒体の顕熱を利用して樹脂を熱分解する方法に利用しても、アクリル系樹脂の熱分解を長時間連続して安定に行うことが難しい。たとえばアクリル系樹脂をスクリューフィーダーで供給する際に、非常に大きなトルクを必要とし、供給量が一定でなくなったり、またスクリューが短時間で停止することもある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、流動層による不活性ガス雰囲気下でのアクリル系樹脂の熱分解を長時間連続して安定に実施できる熱分解方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討の結果、スクリューフィーダーのスクリュー先端部が分解槽の内壁と接する位置での樹脂供給線速度が、流動層内での樹脂分散に大きな影響を与えていることを見出した。また、この分解槽の内壁と接する位置では、スクリューフィーダーのスクリュー先端部の温度が高いため、スクリューフィーダーへの樹脂の供給速度よりもスクリューフィーダーから流動層への樹脂の供給速度が遅くなり、スクリューフィーダーのスクリュー先端部で少なからず樹脂の渋滞が発生し、この渋滞の影響により上記問題が発生しやすいことを見出した。これらの知見に基づきさらに検討を重ね、本発明を完成させた。
上記課題を解決する本発明は、下記工程（１）〜（３）を含む熱分解方法であって、該工程（２）におけるアクリル系樹脂の供給を、下記条件（ａ）および（ｂ）を満たすように行う熱分解方法である。
工程（１）：流動媒体が充填された分解槽に、該分解槽の下部から不活性ガスを含む流動化ガスを連続的に供給して該流動媒体を流動させ、流動層を形成する工程。
工程（２）：前記流動層に、アクリル系樹脂を、スクリュー先端部が前記分解槽に接続されたスクリューフィーダーにより連続的に供給して熱分解させ、該熱分解により生じるガス状の分解生成物を冷却し、液体として回収する工程。
工程（３）：前記分解槽内の流動媒体を、前記スクリューフィーダーの接続位置の高さよりも下側の位置から連続的に排出し、加熱装置に導入し、加熱した後、前記分解槽に連続的に供給する工程。
条件（ａ）：前記スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、前記分解槽の内壁と接する位置での樹脂充填率が５５％以下である。
条件（ｂ）：前記スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、前記分解槽の内壁と接する位置での樹脂供給線速度が２．０ｍ／分以上である。
なお、特許文献１、２においては、スクリューフィーダーにより分解槽内の流動媒体中に樹脂を供給しているが、スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、分解槽の内壁と接する位置での樹脂充填率と樹脂供給線速度に関する知見は開示されていない。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱分解方法によれば、流動層による不活性ガス雰囲気下でのアクリル系樹脂の熱分解を長時間連続して安定に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の熱分解方法に用いられる熱分解装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図１に示す熱分解装置において、分解槽１への樹脂供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３およびその近傍の構造を示す部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の熱分解方法は、アクリル系樹脂（以下、単に「樹脂」ということがある。）を、不活性ガス雰囲気下、流動層により熱分解し、該熱分解により生じるガス状の分解生成物を冷却し、液体として回収する方法である。
以下、本発明の熱分解方法について、その実施形態例を示して説明する。ただし本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の熱分解方法に用いられる熱分解装置の一実施形態（以下、第一実施形態ということがある。）を示す概略図である。
本実施形態の熱分解装置１００は、樹脂の熱分解を行う分解槽１と、分解槽１に不活性ガスを含む流動化ガスを供給する流動化ガス供給流路２と、分解槽１に樹脂を供給する樹脂供給スクリューフィーダー３と、分解槽１に流動媒体を供給する流動媒体供給スクリューフィーダー４と、分解槽１の下方に配置された、分解槽１内の流動媒体を排出する流動媒体排出スクリューフィーダー５と、流動媒体排出スクリューフィーダー５の出口５ａから排出される流動媒体を貯留するホッパー６と、ホッパー６から排出される流動媒体を加熱する加熱装置７と、加熱装置７にて加熱された流動媒体を流動媒体供給スクリューフィーダー４に供給する流動媒体供給流路８と、分解槽１内のガスを排出するガス排出流路９と、ガス排出流路９の下流に設置され、分解槽１から排出されたガスを冷却し、凝縮液を回収する冷却装置１０と、冷却装置１０から排出されたガス中のミストを回収するミスト回収装置１１と、を具備する。
流動化ガス供給流路２にはブロワー１２が設置されている。
樹脂供給スクリューフィーダー３は、スクリュー部３ａと、スクリュー部３ａの上流側上方に設置されたシュート部３ｂとから構成され、スクリュー部３ａの出口が分解槽１に接続されている。また、シュート部３ｂの入口にはロータリーバルブ（定量供給装置）１３が設置されている。
【００１１】
分解槽１は、本体１ａと、流動化ガス供給流路２により流動化ガスが供給される位置よりも上方に設置されて本体１ａ内を上下に区分する分散装置１ｂと、分散装置１ｂ上に充填された流動媒体からなる流動媒体層１ｃと、一端が流動媒体層１ｃの最下層内に開口し、他端が流動媒体排出スクリューフィーダー５の入口に接続された流動媒体排出流路１ｄと、分散装置１ｂ下に配置され、供給された流動化ガスを分散装置１ｂの全面に均一に送るための流動化ガス室１ｅと、を備える。
分散装置１ｂとしては、多孔板、スリット板、メッシュ板、焼結フィルタ、ノズル、キャップ付きノズル等が挙げられる。
【００１２】
流動媒体層１ｃの高さ（流動層高さ）には特に制限は無いが、静置状態の流動層高さ／分解槽１の代表長さの比が０．５〜３．５となる範囲内であることが好ましい。
ここで、静置状態とは、樹脂を供給する前の状態であって、流動化ガスの供給および撹拌装置による撹拌を行っていない状態をいう。
流動層高さは、流動媒体層１ｃの最下端から流動媒体層１ｃの最上面の高さまでの距離を意味する。「流動媒体層１ｃの最下端」とは、流動媒体層１ｃの最下面が図１に示すように平坦である場合には該最下面の位置であり、流動媒体層１ｃの最下面が、頂点が下側にある円錐状である場合には該円錐の頂点相当位置である。
分解槽１の代表長さは、分解槽１の水平断面形状が円の場合にはその円の直径とし、分解槽１の水平断面形状が正方形の場合にはその一辺の長さとし、分解槽１の水平断面形状が長方形の場合には短辺と長辺の和の２分の１の長さとする。それ以外の断面形状の場合にはまず断面積を算出し、その断面積と同じ面積を有する円の直径とする。
静置状態の流動層高さ／分解槽１の代表長さの比を０．５以上とすることにより、流動媒体の流動の斑が小さくなる。また。静置状態の流動層高さ／分解槽の代表長さの比を３．５以下とすることにより、流動層の圧力損失が小さくなり、流動化ガスの供給に必要な動力を小さくすることができる。
【００１３】
分解槽１内、流動媒体層１ｃの上部には、空間部を設けることが好ましい。
静置状態での空間部の長さは、静置状態での空間部の長さ／分解槽１の代表長さの比が０．５〜５となる範囲内であることが好ましい。
ここで空間部の長さとは、静置状態での流動媒体層１ｃの最上面の高さから分解槽１の最上面の高さまでの距離をいう。
分解槽の代表長さは、上記の通りである。
静置状態での空間部の長さ／分解槽１の代表長さの比を０．５以上とすることにより、分解槽１から排出されたガス（流動化ガスと樹脂の分解生成物との混合ガス）を冷却装置１０に送る際、該ガスに同伴して排出される流動媒体の量を減少させることができる。また、静置状態での空間部の長さ／分解槽１の代表長さの比を５以下とすることにより、分解槽１の全高を低くすることができ、分解槽１の設備コストを低減できる。
【００１４】
分解槽１の全高は、分解槽１の全高／分解槽１の代表長さの比が１〜８．５となる範囲内であることが好ましい。
分解槽１の全高は、分解槽１の最下端から分解槽１の最上面の高さまでの距離を意味する。「分解槽１の最下端」とは、分解槽１の最下面が図１に示すように平坦である場合には該最下面の位置であり、分解槽１の最下面が、頂点が下側にある円錐状である場合には該円錐の頂点相当位置である。
分解槽１の全高／分解槽１の代表長さの比を１以上とすることにより、流動媒体の流動の斑が小さくなり、また充分な空間部を確保しやすい。分解槽１の全高／分解槽の代表長さの比を８．５以下とすることにより、流動層の圧力損失を小さくでき、また分解槽１の全高が低くなり、分解槽１の設備コストを低減できる。
【００１５】
分解槽１内には、図示しない撹拌装置が設置されており、流動媒体層１ｃを撹拌できるようになっている。流動化ガスを供給する際、並行して、撹拌装置を用いた撹拌を行うことで、分解槽内における流動媒体や樹脂の水平方向及び鉛直方向の流動が良好になる。
撹拌機の撹拌軸の数に制限はなく、１本であっても良いし、２本以上であっても良い。撹拌軸の本数が２本以上の場合、分解槽内の水平方向、及び鉛直方向の流動がさらに向上する。
撹拌機の攪拌翼の形状は特に限定されず、パドル翼、アンカー翼、リボン翼、ヘリカル翼、プロペラ翼、タービン翼、等が例示される。
なお、撹拌装置は必須ではなく、分散装置１ｂを介して供給される流動化ガスのみによって流動媒体層１ｃが充分に流動する場合は、必ずしも撹拌装置を設ける必要はない。
【００１６】
分解槽１の本体１ａの下部には流動化ガス供給流路２が接続されている。
ここで、分解槽１の「下部」とは、分解槽１の最下端から樹脂供給スクリューフィーダー３の接続位置（樹脂の供給位置）の高さまでの間を意味する。「分解槽１の最下端」とは、上述したとおり、分解槽１の最下面が図１に示すように平坦である場合には該最下面の位置であり、分解槽１の最下面が、頂点が下側にある円錐状である場合には該円錐の頂点相当位置である。
流動化ガス供給流路２がこの位置に接続されていることにより、流動化ガス供給流路２を通じて流動化ガスを分解槽１に供給した際に、流動媒体層１ｃを流動させやすく、また、該層内に供給された樹脂を均一に分散させることができるようになっている。
【００１７】
分解槽１の本体１ａ上面にはガス排出流路９が接続され、分解槽１の上部の空間から、該分解槽１内に存在するガス（流動化ガスと、樹脂の熱分解により生じたガス状の分解生成物との混合物）を取り出すことができるようになっている。該空間からガスを取り出すことで、該ガスに同伴して排出される流動媒体の量を低減でき、好ましい。
ここで、分解槽１の「上部」とは、流動媒体層１ｃの最上面から分解槽１の最上端までの間を意味する。「分解槽１の最上端」とは、分解槽１の最上面が図１に示すように平坦である場合には該最上面の位置であり、分解槽１の最上面が、頂点が上側にある円錐状の場合には該円錐の頂点相当位置である。
なお、ここでは本体１ａ上面にガス排出流路９を接続しているが本発明はこれに限定されず、たとえば分解槽１の上部の側面に接続してもよい。
【００１８】
樹脂供給スクリューフィーダー３、流動媒体供給スクリューフィーダー４は、それぞれ、分解槽１の本体１ａの中間部の下方に接続され、流動媒体層１ｃの下方から樹脂、流動媒体を供給するようになっている。
ここで、分解槽１の「中間部」とは、静置状態における流動媒体層１ｃの最下端から最上面までの間を意味する。「流動媒体層１ｃの最下端」とは、上述したとおり、流動媒体層１ｃの最下面が図１に示すように平坦である場合には該最下面の位置であり、流動媒体層１ｃの最下面が、頂点が下側にある円錐状である場合には該円錐の頂点相当位置である。
樹脂供給スクリューフィーダー３の接続位置、つまり樹脂の供給位置は、必ずしも流動媒体層１ｃの下方には限定されないが、流動媒体層１ｃの下方から樹脂、流動媒体を供給することは、樹脂の熱分解効率、樹脂と流動媒体の流動層での分散性等の点で有利である。
流動媒体供給スクリューフィーダー４の接続位置、つまり流動媒体の供給位置は、必ずしも流動媒体層１ｃの下方には限定されない。分解槽１内にて、流動媒体は、流動化ガスの供給、またはそれに加えて撹拌装置での撹拌により流動化されているので、流動媒体はどこから供給しても分解槽１内で均一に流動し得る。
樹脂供給スクリューフィーダー３、流動媒体供給スクリューフィーダー４として用いられるスクリューフィーダーは、特に限定されず、粉体の供給、排出等に使用されている公知のスクリューフィーダーを使用できる。定量供給の観点から、一軸スクリューフィーダーまたは二軸スクリューフィーダーが好ましい。一軸スクリューフィーダーの方が、装置コストを低減できる点で好ましい。
【００１９】
図２に、熱分解装置１００において、分解槽１への樹脂供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３およびその近傍の構造を示す部分縦断面図を示す。
樹脂供給スクリューフィーダー３は、スクリューを収納するスクリュー部３ａと、スクリュー部３ａの上流側上方に設置されたシュート部３ｂとから構成される。
スクリュー部３ａは、シリンダー３１を備え、シリンダー３１内には、スクリュー軸３２とスクリュー羽根３３とからなるスクリュー３４が収納されている。
スクリュー羽根３３は、スクリュー根元部のピッチｓ１よりも、スクリュー先端部のピッチｓ２が広くなるように、スクリュー軸３２に取り付けられている。
シュート部３ｂの入口にはロータリーバルブ（定量供給装置）１３が設置されている。
【００２０】
本実施形態において、樹脂供給スクリューフィーダー３は、スクリュー３４の先端（分解槽１側末端）の位置が、水平方向において分解槽１の内壁表面１ｆの位置（分解槽１内の流動媒体が分解槽１の内壁と接する位置）と一致するように、分解槽１に取り付けられている。
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、スクリュー３４の先端の位置が、分解槽１の内壁表面の位置と一致していなくてもよい。ただし、スクリュー３４の先端の位置が、分解槽１の内壁表面１ｆの位置を基準として、水平方向に±０．０５×ｄＳの範囲とすることが好ましい。ｄＳは、スクリュー３４の径（スクリュー軸３２の中心からスクリュー羽根３３の先端までの距離を半径とする円の直径）を示す。該位置が＋０．０５×ｄＳを超える場合は、スクリュー３４の先端が、流動層内に存在することになり、流動媒体によって磨耗しやすくなる。該位置が−０．０５×ｄＳ未満である場合は、分解槽１内の流動媒体がスクリューフィーダー側に入り込みやすくなる。この場合、スクリュー先端部の温度が高くなるため、スクリュー先端で樹脂が溶融しやすくなり、樹脂供給に必要なスクリューフィーダー動力が大きくなるおそれがある。なお、図２の右方向を＋方向、左方向を−方向とする。
【００２１】
流動媒体排出スクリューフィーダー５は、分解槽１の下方に設置され、その入口に流動媒体排出流路１ｄが接続されており、該流動媒体排出流路１ｄを介して、流動媒体層１ｃの最下層から流動媒体を排出できるようになっている。
なお、ここでは流動媒体層１ｃの最下層に流動媒体排出流路１ｄを接続しているが本発明はこれに限定されず、たとえば分解槽１の下部の側面に接続してもよい。ただしこの場合においても、流動媒体排出流路１ｄの接続位置は、樹脂供給スクリューフィーダー３の接続位置（樹脂の供給位置）の高さよりも下側であることが好ましい。
樹脂の供給位置の高さよりも下側から排出される流動媒体中には樹脂は殆ど含まれず、流動媒体の流動性が確保でき、また、冷却装置１０で回収される、アクリル系樹脂の原料であるモノマーの量が増加する。一方、流動媒体を樹脂の供給位置と同じ高さ、あるいはそれよりも上側から排出すると、排出される流動媒体中に樹脂が多く混合されているので、その流動性が悪く、流動媒体の排出性に問題がある。また、回収されるモノマーの量が低減する。
流動媒体排出スクリューフィーダー５として用いられるスクリューフィーダーは、特に限定されず、粉体の供給、排出等に使用されている公知のスクリューフィーダーを使用できる。定量供給の観点から、一軸スクリューフィーダーまたは二軸スクリューフィーダーが好ましい。
【００２２】
冷却装置１０は、ガス排出流路９を介して分解槽１から排出されたガスを冷却するものである。該ガスを冷却すると、該ガス中に含まれるガス状の分解生成物が凝縮（液化）し、液体として回収される。
冷却装置１０としては、気体状の熱分解生成物を冷却し、液体として凝縮させ得るものであれば特に制限はなく、たとえば管式熱交換器、プレート式熱交換器、スクラバー、スプレー塔、等が挙げられる。
冷却装置１０の下には容器が設置され、生じた凝縮液（分解生成物を含む液体）を収容できるようになっている。該容器の大きさ、形状には制限はない。
【００２３】
ミスト回収装置１１は、冷却装置１０から排出されるガス中のミストを回収するものである。冷却装置１０から排出されるガス中には、冷却装置１０で凝縮しなかった分解生成物がミストとして存在していることがある。そのために、該ガスをミスト回収装置１１に導入し、ミストを回収することで、モノマーの収率をさらに高めることができる。
ミスト回収装置１１としては、サイクロン式ミスト回収装置、メッシュ式ミスト回収装置、等が例示される。
ミスト回収装置１１の下には容器が設置され、回収したミスト（分解生成物を含む液体）を収容できるようになっている。該容器の大きさ、形状には制限はない。
【００２４】
冷却装置１０、ミスト回収装置１１で回収された液体は、アクリル系樹脂の原料のモノマーのほか、不純物や、混入した流動媒体を含むことがある。
そのため、冷却装置１０やミスト回収装置１１の下流に、それらを除去するための精製装置（図示せず）を設置することが好ましい。
精製装置としては、除去対象に応じて公知の精製装置を利用できる。具体的には、たとえばフィルタ、蒸留塔が挙げられ、複数の精製装置を併用してもよい。
【００２５】
図１に示す熱分解装置１００を用いたアクリル系樹脂の熱分解およびその分解生成物の回収は、下記（１’）〜（３’）の工程を行うことにより実施できる。
工程（１’）：流動媒体が充填されて流動媒体層１ｃが形成された分解槽１に、流動化ガス供給流路２を介して流動化ガスを連続的に供給して該流動媒体を流動させ、流動層を形成する工程。
工程（２’）：該流動媒体層１ｃに、樹脂を、樹脂供給スクリューフィーダー３により連続的に供給して熱分解させ、該熱分解により生じるガス状の分解生成物を、ガス排出流路９を介して冷却装置５に送り、冷却して液体として回収する工程。
工程（３’）：分解槽１内の流動媒体を、流動媒体排出流路１ｄおよび流動媒体排出スクリューフィーダー５を介して連続的に排出し、ホッパー６に貯留した後、加熱装置７に導入し、加熱した後、流動媒体供給流路８を介して流動媒体供給スクリューフィーダー４に送り、該流動媒体供給スクリューフィーダー４から再度分解槽１に連続的に供給する。
【００２６】
上記工程（１’）において、流動化ガス供給流路２から流動化ガスを供給すると、流動化ガス室１ｅ内を拡散した流動化ガスが分散装置１ｂを通って吹き上がり、流動媒体層１ｃが流動する。そこに、上記工程（２’）により樹脂を供給すると、樹脂は、比重が流動媒体よりも小さいため、流動化ガスと共に流動媒体層１ｃ内を上昇する。この際、樹脂は、高温の流動媒体と接触し、熱分解される。
樹脂の熱分解によって生成したガス状の分解生成物は、流動化ガスとともに分解槽１から排出され、ガス排出流路９を経由して冷却装置５に送られる。分解槽１から冷却装置５送られたガス（流動化ガスと、熱分解により生じたガス状の分解生成物との混合ガス）を冷却すると、それらのガス中に含まれるガス状の分解生成物が凝縮し、液体として回収される。
【００２７】
［工程（１’）］
流動媒体としては、たとえば、砂、セラミックス粒子、金属粒子、金属水酸化物粒子、金属ハロゲン化物粒子等が挙げられる。特に、低価格で、取り扱いが容易で、熱分解による副反応が起こりにくく、プロセス全体の収率低下が起こりにくいことから、砂が好ましい。該砂の種類に特に制限はなく、川砂、山砂、海砂等が使用できる。その中でも流動性の良い点から、川砂が好ましい。
流動媒体の大きさは特に制限はないが、その取り扱い性の観点から、平均粒径が０．０１ｍｍ〜１ｍｍが好ましく、０．０５ｍｍ〜０．８ｍｍがより好ましい。
【００２８】
流動化ガスは不活性ガスを含む。
不活性ガスとしては、窒素、二酸化炭素、アルゴン等が挙げられる。これらの中でも、低価格、取り扱い容易、熱分解による副反応が起こりにくく、プロセス全体の収率低下が起こりにくい等の理由から、窒素が好ましい。
流動化ガスは、本発明の効果を損なわない範囲で、不活性ガス以外のガスを含有してもよい。たとえば後述する工程（２’）で冷却装置１０から排出される混合ガスや、冷却装置１０の下流に任意に設けられるミスト回収装置１１から排出される混合ガスを再利用してもよい。
【００２９】
本実施形態において、流動化ガスは、ブロワー１２を使用して供給される。ブロワー１２の使用は、定量供給の観点から好ましい。
流動化ガスの供給速度（ｋｇ／時間）は、流動媒体層１ｃの流動化が可能な範囲内であればよい。
流動化ガスの供給速度の計測及び制御は、渦式流量計等のガス用流量制御計により行うことができる。
分解槽１に供給する流動化ガスの温度は、工程（２’）で分解槽１に供給する樹脂の温度以上、５００℃以下が好ましい。流動化ガスの温度が樹脂の温度以上であれば、流動媒体層１ｃの過度の温度低下が抑えられる。流動化ガスの温度が５００℃以下であれば、回収される液体の品質が向上する。
【００３０】
流動媒体層１ｃの流動化は、流動化ガスの供給のみにより行ってもよく、流動化ガスの供給および分解槽１内に配設された攪拌装置（図示略）を用いた撹拌によって行ってもよい。攪拌装置を用いた撹拌を併用する方法の方が、分解槽１内における流動媒体やアクリル系樹脂の水平方向及び鉛直方向の流動が良好になる点で好ましい。
【００３１】
［工程（２’）］
工程（２’）では、まず、工程（１’）で流動化させた流動媒体層１ｃに、樹脂を、樹脂供給スクリューフィーダー３により連続的に供給する。
本発明において、該樹脂としてはアクリル系樹脂が用いられる。
「アクリル系樹脂」は、モノマー単位（重合体を構成する繰り返し単位）として、（メタ）アクリル酸エステル単位を有する重合体である。ここで「（メタ）アクリル」は、「アクリル」または「メタクリル」のことをいう。（メタ）アクリル酸エステルは、一般式：ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）−ＣＯ−Ｏ−Ｒ２［式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基であり、Ｒ２は有機基である。］で表される化合物である。
Ｒ１としては、メチル基が好ましい。すなわち、（メタ）アクリル酸エステルとしては、メタクリル酸エステルが好ましい。
Ｒ２の有機基としては、たとえば、アルキル基等が挙げられる。すなわち、（メタ）アクリル酸エステルとしては、（メタ）アクリル酸アルキルが好ましい。
（メタ）アクリル酸アルキルとして具体的には、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル等が挙げられる。
アクリル系樹脂は、少なくともメタクリル酸メチル単位を含むことが好ましい。特に、モノマーを高収率で回収する点から、全構成単位１００質量％中、メタクリル酸メチル単位を５０質量％以上含んでいることが好ましく、メタクリル酸メチル単位を７０質量％以上含んでいることがより好ましい。
【００３２】
アクリル系樹脂は、（メタ）アクリル酸エステル単位以外の他のモノマー単位を含んでいてもよい。
該他のモノマーとしては、（メタ）アクリル酸エステルと共重合可能なものであればよく、たとえば（メタ）アクリル酸、無水マレイン酸、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、多官能モノマー等が挙げられる。
多官能モノマーとしては、たとえば、多官能（メタ）アクリル酸エステルが例示される。多官能（メタ）アクリル酸エステルとしては、たとえばエチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、１，４ブタンジオールジアクリレート、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、１，４ブタンジオールジメタクリレート、１，６ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、等が挙げられる。
多官能モノマー単位を含むアクリル系樹脂として、架橋したアクリル系樹脂が挙げられる。
アクリル系樹脂は、他の樹脂と混合されていてもよい。
【００３３】
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、充填剤以外の添加剤を含んでいてもよい。該添加剤としては、たとえば顔料、染料、補強剤、酸化防止剤、安定剤等が挙げられる。
【００３４】
供給するアクリル系樹脂の大きさは、平均粒子径として、１〜２０ｍｍが好ましく、３〜１０ｍｍがより好ましい。該平均粒子径が１ｍｍ以上であると、樹脂同士の付着、融着を抑えることができる。樹脂の粉砕片の平均粒子径が２０ｍｍ以下であれば、樹脂および流動媒体の分散性が良好となる。該平均粒子径は、破砕片が球状であるとして、１００個の樹脂の粉砕片を取って求めた樹脂の粉砕片の平均重量と、樹脂の密度とから計算した重量平均径である。
【００３５】
本工程では、樹脂の供給を、下記条件（ａ）および（ｂ）を満たすように行う必要がある。
条件（ａ）：樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の、分解槽１の内壁と接する位置での樹脂充填率が５５％以下である。該樹脂充填率は５１％以下が好ましく、５０％以下がより好ましい。
条件（ｂ）：樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の、分解槽１の内壁と接する位置での樹脂供給線速度が２．０ｍ／分以上である。
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部は、分解槽１の内壁と接する位置では温度が高くなる。この熱の影響により、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー部３ａ内を移動する樹脂の線速度が、分解槽１の内壁と接する位置で、その上流側よりも遅くなり、渋滞が発生しやすい。しかし本発明においては、条件（ａ）および（ｂ）を満たすことで、該渋滞による悪影響、すなわちスクリュートルクの上昇を低減できる。
前記樹脂充填率は、上記効果の点では５５％以下であればよい。下限は特に限定されないが、低すぎると樹脂供給量に対するスクリューサイズが大きくなりすぎることを考慮すると、３０％以上が好ましい。
前記樹脂供給線速度は、アクリル系樹脂の流動層内への分散の点で、２．０ｍ／分以上が好ましく、３．０ｍ／分以上がより好ましい。またスクリューの軸ぶれや、スクリューやケーシングの磨耗などを考慮すると、１０ｍ／分以下が好ましく、５．０ｍ／分以下がより好ましい。
【００３６】
ここで、「スクリュー先端部」とは、スクリュー部３ａの、分解槽１側の末端から、スクリュー部の全長に対して半分の長さ（スクリュー半長）の位置までの範囲内を意味し、「スクリュー根元部」は、スクリュー部３ａの、スクリュー先端部よりも上流側で、樹脂の供給側を意味する。
「分解槽１の内壁と接する位置」とは、スクリュー部３ａの水平方向において、分解槽１の内壁表面１ｆの位置（分解槽１内の流動媒体が分解槽１の内壁と接する位置）と一致する位置である。
【００３７】
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の、分解槽１の内壁と接する位置での樹脂充填率は、たとえば一軸スクリューフィーダーの場合、式：Ｑ２／Ｑ１×１００［％］により求められる。
式中、Ｑ１は、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー根元部における１ピッチあたりの体積［ｍ３］であり、Ｑ２は、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部における１ピッチあたりの体積［ｍ３］であり、それぞれ下記数式により求められる。
【００３８】
【数１】
【００３９】
式中、Ｑは１ピッチあたりの体積［ｍ３］、Ｄはシリンダー径［ｍ］、ｄはスクリュー軸径［ｍ］、ｓはスクリュー羽根のピッチ［ｍ］、ｎはスクリュー回転数［ｒｐｍ］であり、各符号に付された下付き文字１、２は、それぞれ、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー根元部、スクリュー先端部に対応することを示す。二軸スクリューフィーダーの場合も上記と同様、１ピッチあたりの体積比により前記樹脂充填率を算出できる。
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の、分解槽１の内壁と接する位置での樹脂供給線速度は、式：ｓ２×ｎ２により求められる。
【００４０】
上記条件（ａ）、（ｂ）の２つの条件を同時に満たす方法としては、たとえば下記の２つの方法が挙げられる。
方法１：樹脂供給スクリューフィーダー３のみを制御する方法。
方法２：樹脂供給スクリューフィーダー３の上流にロータリーバルブ１３のような定量供給装置を設置し、樹脂供給スクリューフィーダー３および定量供給装置の両方を制御する方法である。
方法１の場合、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率に関しては、スクリュー先端部のスクリューピッチとスクリュー先端部のスクリューピッチとの比を調節すればよい。たとえばスクリュー先端部のスクリューピッチを、図２に示すようにスクリュー根元部のスクリューピッチよりも広くすると、スクリュー先端部の樹脂充填率が低下する。また、スクリューフィーダーのスクリュー先端部の樹脂供給線速度に関しては、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー３４の回転数により調節でき、たとえば回転数を上げるほど、樹脂供給線速度が速くなる。
方法２の場合、定量供給装置により樹脂供給スクリューフィーダー３への樹脂供給量を調節する（たとえばロータリーバルブ１３の回転数を調節する）ことで、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率を調節できる。また、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂供給線速度はスクリュー３４の回転数で調節できる。具体的には、ロータリーバルブ１３、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー３４それぞれの回転数を、定量供給装置の送り能力が樹脂供給スクリューの送り能力の５０％以下となるように設定すればよい。方法２は、樹脂充填率および樹脂供給線速度を別々に調節できるため好ましい。
【００４１】
分解槽１への樹脂の供給速度（ｋｇ／分）は、スクリュー先端部の樹脂充填率および樹脂供給線速度が上記条件を満たす範囲内であれば特に限定されないが、分解槽１への流動化ガスの供給速度（ｋｇ／分）と分解槽１への樹脂の供給速度（ｋｇ／分）との比（流動化ガス／樹脂比）が０．４〜３．０の範囲内であることが好ましい。流動化ガス／樹脂比が０．４以上であれば、流動媒体層１ｃの流動性を保つことができる。流動化ガス／樹脂比が３．０以下であれば、冷却装置１０の負荷を低減できる。
【００４２】
分解槽１に供給する樹脂の温度は、０℃以上、（樹脂のガラス転移温度または融点−５０℃）以下が好ましい。樹脂の温度が０℃以上であれば、流動媒体層１ｃの温度低下が抑えられ、また、流動媒体層１ｃの流動性が良好となる。樹脂の温度が（樹脂のガラス転移温度または融点−５０℃）以下であれば、樹脂同士の付着が抑えられ、また、樹脂と流動媒体との混合が良好となる。
樹脂を供給する際（熱分解を行う際）の流動媒体層１ｃの温度（流動層の温度）は、３５０℃以上が好ましく、３５０〜５００℃が好ましい。該温度が３５０℃以上であれば、樹脂の熱分解速度が速くなる。該温度が５００℃以下であれば、回収される液体の品質が向上する。該流動層の温度は、該流動層に供給する流動化ガスや流動媒体の温度を調節することにより調節できる。
流動媒体層１ｃの温度は、分解槽１内の流動媒体が存在するところに熱電対（図示略）に設置することにより測定できる。
流動媒体層１ｃの温度は、工程（３’）で当該分解槽１に供給する流動媒体の温度を調節することにより制御でき、該流動媒体の温度は、加熱装置７に設置された流動媒体温度の制御装置により制御できる。具体的には、加熱装置７の流動媒体が存在するところに熱電対を設置して温度測定を行いつつ、その温度が所定の温度になるように燃料の供給量を調節することで制御できる。
【００４３】
上記のようにして樹脂を分解槽１に供給すると、流動媒体の熱により樹脂が熱分解し、ガス状の分解生成物（たとえば（メタ）アクリルエステル等のモノマー）が生じる。そのため、分解槽１内のガス（流動化ガスと、熱分解により生じたガス状の分解生成物との混合ガス）を、ガス排出流路９を介して冷却装置１０に送り、冷却すると、該ガス中に含まれるガス状の分解生成物が凝縮し、液体として回収される。
【００４４】
回収された液体は、必要に応じて、不純物や混入した流動媒体を除去するために、精製装置（図示せず）に導入し、精製処理を行ってもよい。精製処理としては、たとえばフィルタによるろ過、蒸留等が挙げられる。
たとえば精製処理として蒸留を行う場合、精製装置として、アクリル系樹脂の原料であるモノマーより低沸点の成分を分離する蒸留塔と、該モノマーより高沸点の成分を分離する２以上の蒸留塔と組み合わせることが、回収されるモノマーの純度を高めるために好ましい。
冷却装置１０の上流に、分解槽１からガスに同伴して排出される流動媒体を捕集するための装置を設置し、予め該流動媒体を除去してもよい。該装置の例としてサイクロンが例示される。
【００４５】
冷却装置１０からは、流動化ガスと、液化しなかった分解生成物との混合ガスが排出される。この混合ガスは、燃焼処理等の除害処理後、系外に排気してもよいし、分解槽１に再度供給してもよい。
この混合ガスを、再度分解槽１に供給することにより、アクリル系樹脂の原料のモノマーの回収量を増加させることができる。
除害処理は、たとえば該混合ガスを加熱装置７に送り、燃焼させることにより実施できる。
【００４６】
本発明においては、冷却装置１０から排出される混合ガス中の分解生成物を回収するために、該混合ガスを、冷却装置１０の下流に設置されたミスト回収装置１１に導入することが好ましい。これにより、冷却装置１０から排出される混合ガス中にミストとして存在する分解生成物を回収し、モノマーの収率をさらに高めることができる。
ミスト回収装置１１からは、流動化ガスと、液化しなかった分解生成物と、分離ガスとの混合ガスが排出される。この混合ガスは、前記冷却装置１０から排出される混合ガスと同様、除害処理後、系外に排気してもよいし、分解槽１に再度供給してもよい。
【００４７】
冷却装置１０またはミスト回収装置１１から排出される混合ガスを分解槽１に再度供給する場合には、該混合ガスに、不活性ガスを混合してもよい。
混合ガスに混合する不活性ガスとしては、前記流動化ガスとして挙げた不活性ガスと同様のものが挙げられる。
冷却装置１０またはミスト回収装置１１から出てくる混合ガスに対して混合する不活性ガスの質量比は、不活性ガス／混合ガス＝０〜５とするのが好ましい。この比が０とは、樹脂の分解生成物のうち、冷却装置１０で液化しなかったガスのみを、分解槽１の流動化ガスとして使用することである。この比を５以下とすることにより、別の工程から供給するガスの量を低減することができ、ガスの使用に伴う費用を削減できるため好ましい。
このように不活性ガスが混合されたガス（以下、希釈ガスということがある。）は、流量制御装置やコントロールバルブ等により、分解槽１に供給されるガスと、除害処理後に系外に排気するガスとに分けられる。
該希釈ガスの一部を流量制御装置から除害処理後、系外に排出することにより、分解槽に供給するガスに含まれる酸素濃度を低減することができる。
分解槽１に供給されるガス中の酸素濃度は、樹脂分解の安定性確保や回収する液量の増加、その液の品質向上の観点から、３体積％以下とすることが好ましく、１体積％以下とするのが特に好ましい。
分解槽１に供給されるガスの温度は、前述した流動化ガスの温度と同様とする。
【００４８】
［工程（３’）］
工程（３’）では、分解槽１内の流動媒体を、流動媒体排出流路１ｄおよび流動媒体排出スクリューフィーダー５を介して連続的に排出し、ホッパー６に貯留した後、加熱装置７に導入し、加熱した後、流動媒体供給流路８を介して流動媒体供給スクリューフィーダー４に送り、該流動媒体供給スクリューフィーダー４から再度分解槽１に連続的に供給する。
流動媒体層１ｃ内に樹脂の未分解物がある場合、該未分解物は、流動媒体とともに分解槽１から排出される。排出された流動媒体に該未分解物が同伴していても、加熱装置７にて該流動媒体を加熱することで、該未分解物を熱分解または燃焼させて流動媒体から除去し、樹脂の熱分解に利用することができる。
【００４９】
分解槽１および流動媒体排出スクリューフィーダー５からの流動媒体の排出速度（ｋｇ／時間）には特に制限はない。樹脂の種類／処理速度、および、分解槽１に供給される固体粒子の温度によって決まる。
流動媒体の排出速度の計測は、ロードセル等の質量計測機を用いることにより行うことができる。また、排出速度の制御は流動媒体排出スクリュー５の回転数制御により行うことができる。
【００５０】
加熱装置７としては、たとえば流動層炉、ロータリキルン等が挙げられる。
流動層炉を用いる場合、たとえば、該流動層炉に流動媒体を供給するとともに、空気、燃料の燃焼ガスまたはその混合物を流動化ガスとして供給して該流動媒体を流動化させながら、流動媒体の温度を上昇させる。ロータリキルンを用いる場合、空気、燃料の燃焼ガスまたはその混合物を供給しながら、装置自体を回転させ、その内部の流動媒体を流動させながら、流動媒体の温度を上昇させる。このようにして流動媒体の温度を上昇させることにより、流動媒体に同伴して排出された樹脂の未分解物を熱分解または燃焼させることができる。
【００５１】
加熱装置７で使用する燃料に特に制限はないが、たとえば、重油、軽油、灯油、前記工程（２’）で回収した回収液（分解生成物を含む液体）等が挙げられる。特に、該回収液を使用することにより、新たに燃料を購入する必要がないので、環境的、コスト的な観点から好ましい。また、該回収液を使用することは、樹脂分解に必要な熱量をその回収液で賄うことになるので、クローズドシステムとなり、環境負荷の小さいプロセスとなる。
加熱装置７における加熱温度は、分解槽１に供給する流動媒体の温度等を考慮して適宜設定すればよい。また、加熱温度を段階的に変更して加熱を行ってもよい。
【００５２】
流動媒体供給スクリュー４を経由して分解槽１に供給される流動媒体の温度は、（流動層の温度＋５０℃）以上、（流動層の温度＋２５０℃）以下が好ましい。分解槽１に供給される流動媒体の温度が該範囲の下限値以上であると、樹脂の熱分解速度が速くなり、上限値以下であると、回収される液体の品質が向上する。
工程（３’）における流動媒体供給スクリューフィーダー４からの流動媒体の供給速度（ｋｇ／時間）は、通常、流動媒体排出スクリューフィーダー５からの流動媒体の排出速度（ｋｇ／時間）とほぼ同一である。
分解槽１への流動媒体の供給速度（ｋｇ／時間）は、樹脂の供給速度（ｋｇ／時間）との比（流動媒体／樹脂）が、１〜２０の範囲内であることが好ましい。流動媒体／樹脂が１以上であれば、樹脂を効率よく熱分解できる。流動媒体／樹脂が２０以下であれば、分解槽１と流動媒体加熱装置１２との間の流動媒体の循環量が抑えられ、加熱装置１２の大型化によるコストの上昇が抑えられる。
流動媒体の供給速度の計測は、流動媒体供給スクリューフィーダー４のホッパー（図示せず）に取り付けたロードセル等の質量計測機を用いることにより行うことができる。
また、供給速度の制御は、流動媒体供給スクリューフィーダー４のホッパーにロータリーバルブ等の定量供給装置を取り付ける方法、流動媒体供給スクリューフィーダー４のスクリュー回転数を制御する等の方法により行うことができる。
なお、本実施形態では、加熱した流動媒体の分解槽１への供給方法としてスクリューフィーダーを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されず、たとえば流動媒体の自重落下による方法を利用してもよい。流動媒体の自重落下による方法は簡便な方法であり、設備費が安いという利点がある。ただし定量供給の観点ではスクリューフィーダーによる方法が有利である。
以上、本発明を、第一実施形態を示して説明したが本発明は該実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を実施例によってより詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
以下の各例で使用した流動媒体、樹脂、スクリュー、測定方法および評価方法（運転安定性）は下記のとおりである。
（流動媒体）
流動媒体としては、砂（天然川砂、株式会社昌栄マテリアル製、商品名：エバラロズナ、平均粒子径（直径）０．３ｍｍ、かさ密度１６００ｋｇ／ｍ３）を使用した。
【００５４】
（樹脂）
樹脂１：メタクリル酸メチル（以下、「ＭＭＡ」と略記する。）１００質量％からなる樹脂（ポリメタクリル酸メチル）。該樹脂１の重量平均分子量は４０万であり、ガラス転移温度は１００℃であった。目開き５．６ｍｍの篩いを通過し、目開き４．７５ｍｍの篩いを通過しない大きさのものを使用した。
【００５５】
（樹脂供給スクリューフィーダー３）
樹脂供給スクリューフィーダー３として一軸スクリューフィーダーを使用し、そのスクリューとして、スクリュー径０．１４２ｍ、スクリュー軸径０．０６０５ｍ、スクリュー全長１．８ｍで、スクリュー羽根のピッチのみ異なる２種のスクリューＡまたはＢを使用した。
スクリューＡのスクリュー羽根のピッチ：全長にわたって０．１５０ｍで一定。
スクリューＢのスクリュー羽根のピッチ：スクリュー根元部（上流末端から〜スクリュー半長まで）は０．０７５ｍ、スクリュー先端部（スクリュー半長の位置から先端まで）は０．１５０ｍ。
【００５６】
（分解槽１の流動媒体層１ｃ内の局部温度の測定）
流動媒体層１ｃ内部の所定の測定箇所に熱電対を挿入し、温度を計測した。測定箇所は、板状の分散装置１ｂの流動層側の表面から上方に２５０ｍｍ、５００ｍｍ、７５０ｍｍ、１０００ｍｍ離れた高さで、流動媒体層１ｃの中央と、分解槽１内壁面から水平方向に３ｃｍ、３０ｃｍ離れた位置の計１２箇所とした。
【００５７】
（運転安定性）
１００時間運転時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー部３ａ内における樹脂の渋滞状況と、流動媒体層１ｃ内の樹脂の分散状況を、下記判定基準で判定した。
［渋滞］樹脂供給時に樹脂供一軸スクリューフィーダーのトルクが上昇し、停止した場合を×、それ以外を○とした。
［分散］上記流動媒体層１ｃ内の局部温度の測定の結果、全ての測定箇所の温度が平均値に対して±１％以内であった場合を○、それ以外の場合を×と判断した。該平均値は、全測定箇所の温度の平均値である。
【００５８】
［実施例１］
ロータリーバルブ１３を設置しないこと以外は、図１に示す構成の熱分解装置１００を用いて実施した。
分解槽１の直径は１ｍで高さは３ｍであった。
流動媒体層１ｃの流動のために、流動化ガスと、撹拌翼を備えた撹拌装置とを使用した。流動化ガスとしては窒素ガスを使用した。撹拌翼は二枚の傾斜パドル翼を５段にしたものを使用し、上下の段のパドル翼は直交するようにした。撹拌翼の撹拌速度は毎分６回転（６ｒｐｍ）とした。
分解槽１の最下部には、流動化ガスを分散させるために、分散装置１ｂとして板状の分散器（分散板）を配置した。分散板直径は１ｍで、中央に砂の排出用の配管（流動媒体排出流路１ｄ）を設置した。
【００５９】
まず、分解槽１内に流動媒体を１２００ｋｇ入れ、流動媒体層１ｃを形成した。静置状態での流動媒体層１ｃの高さは１ｍであった。その後、分解槽１内を窒素置換した。
分解槽１から流動媒体を連続的に排出し、加熱装置７に送った。その排出速度は、分解槽１と流動媒体排出スクリューフィーダー５との間に設置したホッパー（図示せず）のロードセルにより計測した。
加熱装置７としては、熱風で砂を流動化させる流動層炉を使用した。加熱装置７内には流動媒体として上記と同じ砂を１８００ｋｇ入れておいた。加熱装置７では、熱風の温度を制御することにより砂の温度が所定の温度になるようにした。
まず、加熱装置７の設定温度を５５０℃として、加熱された流動媒体を４２ｋｇ／ｍｉｎで連続的に分解槽１へ供給した。その供給位置は、分散装置１ｂの高さから０．７５ｍ上とした。その供給速度は、加熱装置７と分解槽１の間に設置した砂ホッパー（図示せず）のロードセルにより計測した。
流動媒体供給スクリューフィーダー４、流動媒体排出スクリューフィーダー５としては、それぞれ、一軸スクリューを使用した。
【００６０】
流動化ガス供給流路２から窒素ガス（２０℃）を分散装置１ｃ上方に３．３ｋｇ／ｍｉｎで連続的に供給した。流動化ガスの供給速度は、図１におけるブロワー１２と分解槽１の分散室１eとの間に設置した渦式流量計により計測した。
また、樹脂供給スクリューフィーダー３から分解槽１に樹脂１を、２０℃にて、１５０ｋｇ／ｍｉｎで連続的に供給した。その供給位置は分散装置１ｂから０．７５ｍ上とした。樹脂１の供給速度は、樹脂供給スクリューフィーダー３上に設置した樹脂ホッパーのロードセルにより計測した。
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリューとしてはスクリューＢを用い、その回転数を１８ｒｐｍとした。
このとき、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は５０［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は２．７０［ｍ／ｍｉｎ］であった。
【００６１】
樹脂１の供給開始後、分解槽１から出てくる樹脂１の分解生成物と窒素ガスを含むガスの混合ガスを冷却装置１０へ送った。冷却装置１０に送られてきたガス状の分解生成物を冷却して液体として回収した。冷却装置１０は多管式コンデンサーであり、そのジャケットに０℃の冷媒を流した。該多管式コンデンサーから出てくるガスの温度は１０℃であり、それをミスト回収装置１１に送り、該ガス中に含まれる液体ミストを回収した。ミスト回収装置１１としてはサイクロン式のものを使用した。冷却装置１０及びミスト回収装置１１の下にそれぞれ液体を回収するための容器を設置し、各装置で回収された液体を収容した。
【００６２】
上記運転を１００時間行ったが、樹脂供給スクリューフィーダー３のトルク上昇や、流動媒体層１ｃの局部温度低下は見られず、安定な運転が可能であった。
【００６３】
［実施例２］
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリューＢの回転数を１４ｒｐｍとしたこと以外は実施例１と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は５０［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は２．１０［ｍ／ｍｉｎ］であった。
上記運転を１００時間行ったが、樹脂供給スクリューフィーダー３のトルク上昇や、流動媒体層１ｃの局部温度低下は見られず、安定に運転が可能であった。
【００６４】
［実施例３］
定量供給装置であるロータリーバルブ１３を図１に示すように設置し、その回転数により樹脂供給スクリューフィーダー３への樹脂供給量が９０ｋｇ／ｈｒとなるように調整した（事前にロータリーバルブ回転数に対する樹脂供給量の検量線を取得し、それを元に樹脂供給量をロータリーバルブ回転数で調整した。）こと以外は、実施例１と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は３０［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は２．７０［ｍ／ｍｉｎ］であった。
上記運転を１００時間行ったが、樹脂供給スクリューフィーダー３のトルク上昇や、流動媒体層１ｃの局部温度低下は見られず、安定に運転が可能であった。
【００６５】
［比較例１］
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリューＢをスクリューＡに変更し、その回転数を１４ｒｐｍとしたこと以外は実施例１と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は１００［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は０．９８［ｍ／ｍｉｎ］であった。
その結果、樹脂１の供給開始からわずか９分で樹脂供給スクリューフィーダー３のトルクが上昇し、過負荷にて緊急停止した。分解槽１の冷却後、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部を開け確認したところ、形状を保ったまま溶融した樹脂１が圧縮されたような形で渋滞していた。
【００６６】
［比較例２］
スクリューＢの回転数を１２ｒｐｍとしたこと以外は実施例１と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は５０［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は１．８０［ｍ／ｍｉｎ］であった。
その結果、樹脂１の供給開始直後の樹脂供給スクリューフィーダー３のトルク上昇は見られなかったが、流動媒体層１ｃ内の樹脂供給部付近で局部的な温度低下が徐々に起こり、３時間経過時点で運転を停止した。
【００６７】
［比較例３］
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリューＢをスクリューＡに変更したこと以外は、実施例３と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は３０［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は１．３５［ｍ／ｍｉｎ］であった。
その結果、樹脂１の供給開始直後の樹脂供給スクリューフィーダー３のトルク上昇は見られなかったが、流動媒体層１ｃ内の樹脂供給部付近で局部的な温度低下が徐々に起こり、１時間経過時点で運転を停止した。
【００６８】
［比較例４］
ロータリーバルブ１３の回転数を、樹脂供給スクリューフィーダー３への樹脂供給量が１６５ｋｇ／ｈｒとなるように調整したこと以外は実施例３と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は５５［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は２．７０［ｍ／ｍｉｎ］であった。
その結果、樹脂１の供給開始からわずか９分で樹脂供給スクリューフィーダー３のトルクが上昇し、過負荷にて緊急停止した。分解槽１の冷却後、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部を開け確認したところ、形状を保ったまま溶融した樹脂１が圧縮されたような形で渋滞していた。
【００６９】
上記実施例１〜３および比較例１〜４の結果を表１に示す。これらの結果に示すとおり、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の、分解槽１の内壁と接する位置での樹脂充填率が５５％以下であり、かつ該位置での樹脂供給線速度が２．０ｍ／分以上であることにより、熱分解装置１００の安定な長時間運転が可能であった。
【００７０】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上、説明したように、本発明によれば、流動層による不活性ガス雰囲気下でのアクリル系樹脂の熱分解を長時間連続して安定に実施できる。
【符号の説明】
【００７２】
１…分解槽、２…流動化ガス供給流路、３…樹脂供給スクリューフィーダー（スクリューフィーダー）、４…流動媒体供給スクリュー、５…流動媒体排出スクリュー、６…ホッパー、７…加熱装置、８…流動媒体供給流路、９…ガス排出流路、１０…冷却装置、１１…ミスト回収装置、１２…ブロワー、１３…ロータリーバルブ（定量供給装置）、１００…熱分解装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクリル系樹脂を、不活性ガス雰囲気下、流動層により熱分解し、生成するガス状の分解生成物を冷却し、液体として回収するアクリル系樹脂の熱分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃プラスチック用の樹脂を不活性ガス雰囲気下で熱分解し、生成したガス状の分解生成物（モノマー、油等）を冷却し、液体として回収する方法が知られている。特に樹脂がアクリル系樹脂である場合、該方法を用いることで、モノマーを液体として回収でき、アクリル系樹脂の製造にリサイクルできるため、樹脂製造時の使用原油量や環境負荷を低減できるため、工業的に有用とされている。
樹脂の熱分解方法の一つとして、流動層を利用する方法がある。該方法は、分解槽内にて、樹脂の熱分解温度以上の温度に加熱した高温の流動媒体（砂等の固体粒子）を流動させ、そこに樹脂を投入するもので、樹脂の熱分解に必要な熱量が流動媒体の顕熱により供給される。そのため、分解槽の壁面だけで加熱する場合に比べて効率よく熱分解を実施でき、分解槽のスケールアップが容易であること、加熱した流動媒体を分解槽に連続的に供給するとともに該分解槽から流動媒体を連続的に排出することで連続的な熱分解処理が可能であること、樹脂の熱分解残渣を流動媒体に付着させて分解槽から排出できること、排出した流動媒体を加熱等により再生して再利用できること、等の利点があり、工業的に有利な方法である。たとえば特許文献１、２には、分解槽に加熱した流動媒体、流動化ガスおよび樹脂をそれぞれ連続的に供給し、かつ該分解槽から流動媒体を連続的に排出し、その排出した流動媒体を加熱装置に導入して加熱した後、再度分解槽に供給する方法が記載されている。このような方法において、分解槽に樹脂を連続的に供給する手段としては、定量供給性に優れることから、スクリューフィーダーが好ましく使用されている。
【０００３】
しかし、上記方法において樹脂としてアクリル系樹脂を使用する場合、熱分解を長時間連続して安定に行うことが難しい傾向がある。たとえばアクリル系樹脂を不活性雰囲気下にて熱分解する反応は吸熱反応であるため、流動層内で樹脂が適正に分散しない場合、樹脂同士が融着し、樹脂が完全に分解するまでの反応時間が大きくなり、また、局部的に分解のための熱量が多く必要なため、流動層の局部的温度低下に繋がり、限界を超えると、局部的に樹脂が分解できない温度までに低下し、流動層が固化してしまう。また、スクリューフィーダーを長時間連続して安定に運転することが難しい問題もある。つまり、アクリル系樹脂は、樹脂の分子量によっても異なるが、ガラス転移温度以上の温度になると、元の樹脂形状を残さず溶融する場合と、樹脂表面のみが溶融し、樹脂同志がおこし状に融着する場合がある。特に後者の場合は、樹脂同志の接着力が非常に高い。そのため、スクリューフィーダー内の樹脂が分解槽からの熱により溶融し、スクリューフィーダー管壁に付着してしまう。さらに、該付着物が樹脂同士の融着により成長した場合には、樹脂をスクリューフィーダーで送るのに非常に大きなトルクが必要となり、限界を超えると、スクリューが回転できない状態となってしまう。
【０００４】
一方、不活性ガス雰囲気下にて流動媒体の顕熱を利用して樹脂を熱分解する方法ではないが、空気雰囲気下にて、石炭、コークス、廃プラスチック、ＲＤＦ、シュレッダーダスト等の各種固体燃料、固体廃棄物等を熱分解する際の原料供給方法として、以下に示す特許文献３〜６に記載の方法が提案されている。
特許文献３〜５では、根元部分よりも先端部のスクリュー内径が細くなるテーパースクリューフィーダーを使用する方法が開示されている。該方法では、スクリューフィーダーのスクリュー先端部の樹脂充満率を高くすることで、スクリューフィーダーのスクリュー根元部分に流動化ガスや、熱分解ガスが流れないようにマテリアルシールしている。
特許文献６では、スクリューフィーダー外筒を加熱し、樹脂を溶融することでマテリアルシールしつつ、原料を供給する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１４３２０号公報
【特許文献２】特開２００８−２１４５８９号公報
【特許文献３】実開昭５９−１６６８３２号公報
【特許文献４】実開昭５５−１６０３３４号公報
【特許文献５】特開昭５６−６２８８２号公報
【特許文献６】特開昭４９−３２９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献３〜６に記載の原料供給方法を、不活性ガス雰囲気下にて流動媒体の顕熱を利用して樹脂を熱分解する方法に利用しても、アクリル系樹脂の熱分解を長時間連続して安定に行うことが難しい。たとえばアクリル系樹脂をスクリューフィーダーで供給する際に、非常に大きなトルクを必要とし、供給量が一定でなくなったり、またスクリューが短時間で停止することもある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、流動層による不活性ガス雰囲気下でのアクリル系樹脂の熱分解を長時間連続して安定に実施できる熱分解方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討の結果、スクリューフィーダーのスクリュー先端部が分解槽の内壁と接する位置での樹脂供給線速度が、流動層内での樹脂分散に大きな影響を与えていることを見出した。また、この分解槽の内壁と接する位置では、スクリューフィーダーのスクリュー先端部の温度が高いため、スクリューフィーダーへの樹脂の供給速度よりもスクリューフィーダーから流動層への樹脂の供給速度が遅くなり、スクリューフィーダーのスクリュー先端部で少なからず樹脂の渋滞が発生し、この渋滞の影響により上記問題が発生しやすいことを見出した。これらの知見に基づきさらに検討を重ね、本発明を完成させた。
上記課題を解決する本発明は、下記工程（１）〜（３）を含む熱分解方法であって、該工程（２）におけるアクリル系樹脂の供給を、下記条件（ａ）および（ｂ）を満たすように行う熱分解方法である。
工程（１）：流動媒体が充填された分解槽に、該分解槽の下部から不活性ガスを含む流動化ガスを連続的に供給して該流動媒体を流動させ、流動層を形成する工程。
工程（２）：前記流動層に、アクリル系樹脂を、スクリュー先端部が前記分解槽に接続されたスクリューフィーダーにより連続的に供給して熱分解させ、該熱分解により生じるガス状の分解生成物を冷却し、液体として回収する工程。
工程（３）：前記分解槽内の流動媒体を、前記スクリューフィーダーの接続位置の高さよりも下側の位置から連続的に排出し、加熱装置に導入し、加熱した後、前記分解槽に連続的に供給する工程。
条件（ａ）：前記スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、前記分解槽の内壁と接する位置での樹脂充填率が５５％以下である。
条件（ｂ）：前記スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、前記分解槽の内壁と接する位置での樹脂供給線速度が２．０ｍ／分以上である。
なお、特許文献１、２においては、スクリューフィーダーにより分解槽内の流動媒体中に樹脂を供給しているが、スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、分解槽の内壁と接する位置での樹脂充填率と樹脂供給線速度に関する知見は開示されていない。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱分解方法によれば、流動層による不活性ガス雰囲気下でのアクリル系樹脂の熱分解を長時間連続して安定に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の熱分解方法に用いられる熱分解装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図１に示す熱分解装置において、分解槽１への樹脂供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３およびその近傍の構造を示す部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の熱分解方法は、アクリル系樹脂（以下、単に「樹脂」ということがある。）を、不活性ガス雰囲気下、流動層により熱分解し、該熱分解により生じるガス状の分解生成物を冷却し、液体として回収する方法である。
以下、本発明の熱分解方法について、その実施形態例を示して説明する。ただし本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の熱分解方法に用いられる熱分解装置の一実施形態（以下、第一実施形態ということがある。）を示す概略図である。
本実施形態の熱分解装置１００は、樹脂の熱分解を行う分解槽１と、分解槽１に不活性ガスを含む流動化ガスを供給する流動化ガス供給流路２と、分解槽１に樹脂を供給する樹脂供給スクリューフィーダー３と、分解槽１に流動媒体を供給する流動媒体供給スクリューフィーダー４と、分解槽１の下方に配置された、分解槽１内の流動媒体を排出する流動媒体排出スクリューフィーダー５と、流動媒体排出スクリューフィーダー５の出口５ａから排出される流動媒体を貯留するホッパー６と、ホッパー６から排出される流動媒体を加熱する加熱装置７と、加熱装置７にて加熱された流動媒体を流動媒体供給スクリューフィーダー４に供給する流動媒体供給流路８と、分解槽１内のガスを排出するガス排出流路９と、ガス排出流路９の下流に設置され、分解槽１から排出されたガスを冷却し、凝縮液を回収する冷却装置１０と、冷却装置１０から排出されたガス中のミストを回収するミスト回収装置１１と、を具備する。
流動化ガス供給流路２にはブロワー１２が設置されている。
樹脂供給スクリューフィーダー３は、スクリュー部３ａと、スクリュー部３ａの上流側上方に設置されたシュート部３ｂとから構成され、スクリュー部３ａの出口が分解槽１に接続されている。また、シュート部３ｂの入口にはロータリーバルブ（定量供給装置）１３が設置されている。
【００１１】
分解槽１は、本体１ａと、流動化ガス供給流路２により流動化ガスが供給される位置よりも上方に設置されて本体１ａ内を上下に区分する分散装置１ｂと、分散装置１ｂ上に充填された流動媒体からなる流動媒体層１ｃと、一端が流動媒体層１ｃの最下層内に開口し、他端が流動媒体排出スクリューフィーダー５の入口に接続された流動媒体排出流路１ｄと、分散装置１ｂ下に配置され、供給された流動化ガスを分散装置１ｂの全面に均一に送るための流動化ガス室１ｅと、を備える。
分散装置１ｂとしては、多孔板、スリット板、メッシュ板、焼結フィルタ、ノズル、キャップ付きノズル等が挙げられる。
【００１２】
流動媒体層１ｃの高さ（流動層高さ）には特に制限は無いが、静置状態の流動層高さ／分解槽１の代表長さの比が０．５〜３．５となる範囲内であることが好ましい。
ここで、静置状態とは、樹脂を供給する前の状態であって、流動化ガスの供給および撹拌装置による撹拌を行っていない状態をいう。
流動層高さは、流動媒体層１ｃの最下端から流動媒体層１ｃの最上面の高さまでの距離を意味する。「流動媒体層１ｃの最下端」とは、流動媒体層１ｃの最下面が図１に示すように平坦である場合には該最下面の位置であり、流動媒体層１ｃの最下面が、頂点が下側にある円錐状である場合には該円錐の頂点相当位置である。
分解槽１の代表長さは、分解槽１の水平断面形状が円の場合にはその円の直径とし、分解槽１の水平断面形状が正方形の場合にはその一辺の長さとし、分解槽１の水平断面形状が長方形の場合には短辺と長辺の和の２分の１の長さとする。それ以外の断面形状の場合にはまず断面積を算出し、その断面積と同じ面積を有する円の直径とする。
静置状態の流動層高さ／分解槽１の代表長さの比を０．５以上とすることにより、流動媒体の流動の斑が小さくなる。また。静置状態の流動層高さ／分解槽の代表長さの比を３．５以下とすることにより、流動層の圧力損失が小さくなり、流動化ガスの供給に必要な動力を小さくすることができる。
【００１３】
分解槽１内、流動媒体層１ｃの上部には、空間部を設けることが好ましい。
静置状態での空間部の長さは、静置状態での空間部の長さ／分解槽１の代表長さの比が０．５〜５となる範囲内であることが好ましい。
ここで空間部の長さとは、静置状態での流動媒体層１ｃの最上面の高さから分解槽１の最上面の高さまでの距離をいう。
分解槽の代表長さは、上記の通りである。
静置状態での空間部の長さ／分解槽１の代表長さの比を０．５以上とすることにより、分解槽１から排出されたガス（流動化ガスと樹脂の分解生成物との混合ガス）を冷却装置１０に送る際、該ガスに同伴して排出される流動媒体の量を減少させることができる。また、静置状態での空間部の長さ／分解槽１の代表長さの比を５以下とすることにより、分解槽１の全高を低くすることができ、分解槽１の設備コストを低減できる。
【００１４】
分解槽１の全高は、分解槽１の全高／分解槽１の代表長さの比が１〜８．５となる範囲内であることが好ましい。
分解槽１の全高は、分解槽１の最下端から分解槽１の最上面の高さまでの距離を意味する。「分解槽１の最下端」とは、分解槽１の最下面が図１に示すように平坦である場合には該最下面の位置であり、分解槽１の最下面が、頂点が下側にある円錐状である場合には該円錐の頂点相当位置である。
分解槽１の全高／分解槽１の代表長さの比を１以上とすることにより、流動媒体の流動の斑が小さくなり、また充分な空間部を確保しやすい。分解槽１の全高／分解槽の代表長さの比を８．５以下とすることにより、流動層の圧力損失を小さくでき、また分解槽１の全高が低くなり、分解槽１の設備コストを低減できる。
【００１５】
分解槽１内には、図示しない撹拌装置が設置されており、流動媒体層１ｃを撹拌できるようになっている。流動化ガスを供給する際、並行して、撹拌装置を用いた撹拌を行うことで、分解槽内における流動媒体や樹脂の水平方向及び鉛直方向の流動が良好になる。
撹拌機の撹拌軸の数に制限はなく、１本であっても良いし、２本以上であっても良い。撹拌軸の本数が２本以上の場合、分解槽内の水平方向、及び鉛直方向の流動がさらに向上する。
撹拌機の攪拌翼の形状は特に限定されず、パドル翼、アンカー翼、リボン翼、ヘリカル翼、プロペラ翼、タービン翼、等が例示される。
なお、撹拌装置は必須ではなく、分散装置１ｂを介して供給される流動化ガスのみによって流動媒体層１ｃが充分に流動する場合は、必ずしも撹拌装置を設ける必要はない。
【００１６】
分解槽１の本体１ａの下部には流動化ガス供給流路２が接続されている。
ここで、分解槽１の「下部」とは、分解槽１の最下端から樹脂供給スクリューフィーダー３の接続位置（樹脂の供給位置）の高さまでの間を意味する。「分解槽１の最下端」とは、上述したとおり、分解槽１の最下面が図１に示すように平坦である場合には該最下面の位置であり、分解槽１の最下面が、頂点が下側にある円錐状である場合には該円錐の頂点相当位置である。
流動化ガス供給流路２がこの位置に接続されていることにより、流動化ガス供給流路２を通じて流動化ガスを分解槽１に供給した際に、流動媒体層１ｃを流動させやすく、また、該層内に供給された樹脂を均一に分散させることができるようになっている。
【００１７】
分解槽１の本体１ａ上面にはガス排出流路９が接続され、分解槽１の上部の空間から、該分解槽１内に存在するガス（流動化ガスと、樹脂の熱分解により生じたガス状の分解生成物との混合物）を取り出すことができるようになっている。該空間からガスを取り出すことで、該ガスに同伴して排出される流動媒体の量を低減でき、好ましい。
ここで、分解槽１の「上部」とは、流動媒体層１ｃの最上面から分解槽１の最上端までの間を意味する。「分解槽１の最上端」とは、分解槽１の最上面が図１に示すように平坦である場合には該最上面の位置であり、分解槽１の最上面が、頂点が上側にある円錐状の場合には該円錐の頂点相当位置である。
なお、ここでは本体１ａ上面にガス排出流路９を接続しているが本発明はこれに限定されず、たとえば分解槽１の上部の側面に接続してもよい。
【００１８】
樹脂供給スクリューフィーダー３、流動媒体供給スクリューフィーダー４は、それぞれ、分解槽１の本体１ａの中間部の下方に接続され、流動媒体層１ｃの下方から樹脂、流動媒体を供給するようになっている。
ここで、分解槽１の「中間部」とは、静置状態における流動媒体層１ｃの最下端から最上面までの間を意味する。「流動媒体層１ｃの最下端」とは、上述したとおり、流動媒体層１ｃの最下面が図１に示すように平坦である場合には該最下面の位置であり、流動媒体層１ｃの最下面が、頂点が下側にある円錐状である場合には該円錐の頂点相当位置である。
樹脂供給スクリューフィーダー３の接続位置、つまり樹脂の供給位置は、必ずしも流動媒体層１ｃの下方には限定されないが、流動媒体層１ｃの下方から樹脂、流動媒体を供給することは、樹脂の熱分解効率、樹脂と流動媒体の流動層での分散性等の点で有利である。
流動媒体供給スクリューフィーダー４の接続位置、つまり流動媒体の供給位置は、必ずしも流動媒体層１ｃの下方には限定されない。分解槽１内にて、流動媒体は、流動化ガスの供給、またはそれに加えて撹拌装置での撹拌により流動化されているので、流動媒体はどこから供給しても分解槽１内で均一に流動し得る。
樹脂供給スクリューフィーダー３、流動媒体供給スクリューフィーダー４として用いられるスクリューフィーダーは、特に限定されず、粉体の供給、排出等に使用されている公知のスクリューフィーダーを使用できる。定量供給の観点から、一軸スクリューフィーダーまたは二軸スクリューフィーダーが好ましい。一軸スクリューフィーダーの方が、装置コストを低減できる点で好ましい。
【００１９】
図２に、熱分解装置１００において、分解槽１への樹脂供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３およびその近傍の構造を示す部分縦断面図を示す。
樹脂供給スクリューフィーダー３は、スクリューを収納するスクリュー部３ａと、スクリュー部３ａの上流側上方に設置されたシュート部３ｂとから構成される。
スクリュー部３ａは、シリンダー３１を備え、シリンダー３１内には、スクリュー軸３２とスクリュー羽根３３とからなるスクリュー３４が収納されている。
スクリュー羽根３３は、スクリュー根元部のピッチｓ１よりも、スクリュー先端部のピッチｓ２が広くなるように、スクリュー軸３２に取り付けられている。
シュート部３ｂの入口にはロータリーバルブ（定量供給装置）１３が設置されている。
【００２０】
本実施形態において、樹脂供給スクリューフィーダー３は、スクリュー３４の先端（分解槽１側末端）の位置が、水平方向において分解槽１の内壁表面１ｆの位置（分解槽１内の流動媒体が分解槽１の内壁と接する位置）と一致するように、分解槽１に取り付けられている。
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、スクリュー３４の先端の位置が、分解槽１の内壁表面の位置と一致していなくてもよい。ただし、スクリュー３４の先端の位置が、分解槽１の内壁表面１ｆの位置を基準として、水平方向に±０．０５×ｄＳの範囲とすることが好ましい。ｄＳは、スクリュー３４の径（スクリュー軸３２の中心からスクリュー羽根３３の先端までの距離を半径とする円の直径）を示す。該位置が＋０．０５×ｄＳを超える場合は、スクリュー３４の先端が、流動層内に存在することになり、流動媒体によって磨耗しやすくなる。該位置が−０．０５×ｄＳ未満である場合は、分解槽１内の流動媒体がスクリューフィーダー側に入り込みやすくなる。この場合、スクリュー先端部の温度が高くなるため、スクリュー先端で樹脂が溶融しやすくなり、樹脂供給に必要なスクリューフィーダー動力が大きくなるおそれがある。なお、図２の右方向を＋方向、左方向を−方向とする。
【００２１】
流動媒体排出スクリューフィーダー５は、分解槽１の下方に設置され、その入口に流動媒体排出流路１ｄが接続されており、該流動媒体排出流路１ｄを介して、流動媒体層１ｃの最下層から流動媒体を排出できるようになっている。
なお、ここでは流動媒体層１ｃの最下層に流動媒体排出流路１ｄを接続しているが本発明はこれに限定されず、たとえば分解槽１の下部の側面に接続してもよい。ただしこの場合においても、流動媒体排出流路１ｄの接続位置は、樹脂供給スクリューフィーダー３の接続位置（樹脂の供給位置）の高さよりも下側であることが好ましい。
樹脂の供給位置の高さよりも下側から排出される流動媒体中には樹脂は殆ど含まれず、流動媒体の流動性が確保でき、また、冷却装置１０で回収される、アクリル系樹脂の原料であるモノマーの量が増加する。一方、流動媒体を樹脂の供給位置と同じ高さ、あるいはそれよりも上側から排出すると、排出される流動媒体中に樹脂が多く混合されているので、その流動性が悪く、流動媒体の排出性に問題がある。また、回収されるモノマーの量が低減する。
流動媒体排出スクリューフィーダー５として用いられるスクリューフィーダーは、特に限定されず、粉体の供給、排出等に使用されている公知のスクリューフィーダーを使用できる。定量供給の観点から、一軸スクリューフィーダーまたは二軸スクリューフィーダーが好ましい。
【００２２】
冷却装置１０は、ガス排出流路９を介して分解槽１から排出されたガスを冷却するものである。該ガスを冷却すると、該ガス中に含まれるガス状の分解生成物が凝縮（液化）し、液体として回収される。
冷却装置１０としては、気体状の熱分解生成物を冷却し、液体として凝縮させ得るものであれば特に制限はなく、たとえば管式熱交換器、プレート式熱交換器、スクラバー、スプレー塔、等が挙げられる。
冷却装置１０の下には容器が設置され、生じた凝縮液（分解生成物を含む液体）を収容できるようになっている。該容器の大きさ、形状には制限はない。
【００２３】
ミスト回収装置１１は、冷却装置１０から排出されるガス中のミストを回収するものである。冷却装置１０から排出されるガス中には、冷却装置１０で凝縮しなかった分解生成物がミストとして存在していることがある。そのために、該ガスをミスト回収装置１１に導入し、ミストを回収することで、モノマーの収率をさらに高めることができる。
ミスト回収装置１１としては、サイクロン式ミスト回収装置、メッシュ式ミスト回収装置、等が例示される。
ミスト回収装置１１の下には容器が設置され、回収したミスト（分解生成物を含む液体）を収容できるようになっている。該容器の大きさ、形状には制限はない。
【００２４】
冷却装置１０、ミスト回収装置１１で回収された液体は、アクリル系樹脂の原料のモノマーのほか、不純物や、混入した流動媒体を含むことがある。
そのため、冷却装置１０やミスト回収装置１１の下流に、それらを除去するための精製装置（図示せず）を設置することが好ましい。
精製装置としては、除去対象に応じて公知の精製装置を利用できる。具体的には、たとえばフィルタ、蒸留塔が挙げられ、複数の精製装置を併用してもよい。
【００２５】
図１に示す熱分解装置１００を用いたアクリル系樹脂の熱分解およびその分解生成物の回収は、下記（１’）〜（３’）の工程を行うことにより実施できる。
工程（１’）：流動媒体が充填されて流動媒体層１ｃが形成された分解槽１に、流動化ガス供給流路２を介して流動化ガスを連続的に供給して該流動媒体を流動させ、流動層を形成する工程。
工程（２’）：該流動媒体層１ｃに、樹脂を、樹脂供給スクリューフィーダー３により連続的に供給して熱分解させ、該熱分解により生じるガス状の分解生成物を、ガス排出流路９を介して冷却装置５に送り、冷却して液体として回収する工程。
工程（３’）：分解槽１内の流動媒体を、流動媒体排出流路１ｄおよび流動媒体排出スクリューフィーダー５を介して連続的に排出し、ホッパー６に貯留した後、加熱装置７に導入し、加熱した後、流動媒体供給流路８を介して流動媒体供給スクリューフィーダー４に送り、該流動媒体供給スクリューフィーダー４から再度分解槽１に連続的に供給する。
【００２６】
上記工程（１’）において、流動化ガス供給流路２から流動化ガスを供給すると、流動化ガス室１ｅ内を拡散した流動化ガスが分散装置１ｂを通って吹き上がり、流動媒体層１ｃが流動する。そこに、上記工程（２’）により樹脂を供給すると、樹脂は、比重が流動媒体よりも小さいため、流動化ガスと共に流動媒体層１ｃ内を上昇する。この際、樹脂は、高温の流動媒体と接触し、熱分解される。
樹脂の熱分解によって生成したガス状の分解生成物は、流動化ガスとともに分解槽１から排出され、ガス排出流路９を経由して冷却装置５に送られる。分解槽１から冷却装置５送られたガス（流動化ガスと、熱分解により生じたガス状の分解生成物との混合ガス）を冷却すると、それらのガス中に含まれるガス状の分解生成物が凝縮し、液体として回収される。
【００２７】
［工程（１’）］
流動媒体としては、たとえば、砂、セラミックス粒子、金属粒子、金属水酸化物粒子、金属ハロゲン化物粒子等が挙げられる。特に、低価格で、取り扱いが容易で、熱分解による副反応が起こりにくく、プロセス全体の収率低下が起こりにくいことから、砂が好ましい。該砂の種類に特に制限はなく、川砂、山砂、海砂等が使用できる。その中でも流動性の良い点から、川砂が好ましい。
流動媒体の大きさは特に制限はないが、その取り扱い性の観点から、平均粒径が０．０１ｍｍ〜１ｍｍが好ましく、０．０５ｍｍ〜０．８ｍｍがより好ましい。
【００２８】
流動化ガスは不活性ガスを含む。
不活性ガスとしては、窒素、二酸化炭素、アルゴン等が挙げられる。これらの中でも、低価格、取り扱い容易、熱分解による副反応が起こりにくく、プロセス全体の収率低下が起こりにくい等の理由から、窒素が好ましい。
流動化ガスは、本発明の効果を損なわない範囲で、不活性ガス以外のガスを含有してもよい。たとえば後述する工程（２’）で冷却装置１０から排出される混合ガスや、冷却装置１０の下流に任意に設けられるミスト回収装置１１から排出される混合ガスを再利用してもよい。
【００２９】
本実施形態において、流動化ガスは、ブロワー１２を使用して供給される。ブロワー１２の使用は、定量供給の観点から好ましい。
流動化ガスの供給速度（ｋｇ／時間）は、流動媒体層１ｃの流動化が可能な範囲内であればよい。
流動化ガスの供給速度の計測及び制御は、渦式流量計等のガス用流量制御計により行うことができる。
分解槽１に供給する流動化ガスの温度は、工程（２’）で分解槽１に供給する樹脂の温度以上、５００℃以下が好ましい。流動化ガスの温度が樹脂の温度以上であれば、流動媒体層１ｃの過度の温度低下が抑えられる。流動化ガスの温度が５００℃以下であれば、回収される液体の品質が向上する。
【００３０】
流動媒体層１ｃの流動化は、流動化ガスの供給のみにより行ってもよく、流動化ガスの供給および分解槽１内に配設された攪拌装置（図示略）を用いた撹拌によって行ってもよい。攪拌装置を用いた撹拌を併用する方法の方が、分解槽１内における流動媒体やアクリル系樹脂の水平方向及び鉛直方向の流動が良好になる点で好ましい。
【００３１】
［工程（２’）］
工程（２’）では、まず、工程（１’）で流動化させた流動媒体層１ｃに、樹脂を、樹脂供給スクリューフィーダー３により連続的に供給する。
本発明において、該樹脂としてはアクリル系樹脂が用いられる。
「アクリル系樹脂」は、モノマー単位（重合体を構成する繰り返し単位）として、（メタ）アクリル酸エステル単位を有する重合体である。ここで「（メタ）アクリル」は、「アクリル」または「メタクリル」のことをいう。（メタ）アクリル酸エステルは、一般式：ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）−ＣＯ−Ｏ−Ｒ２［式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基であり、Ｒ２は有機基である。］で表される化合物である。
Ｒ１としては、メチル基が好ましい。すなわち、（メタ）アクリル酸エステルとしては、メタクリル酸エステルが好ましい。
Ｒ２の有機基としては、たとえば、アルキル基等が挙げられる。すなわち、（メタ）アクリル酸エステルとしては、（メタ）アクリル酸アルキルが好ましい。
（メタ）アクリル酸アルキルとして具体的には、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル等が挙げられる。
アクリル系樹脂は、少なくともメタクリル酸メチル単位を含むことが好ましい。特に、モノマーを高収率で回収する点から、全構成単位１００質量％中、メタクリル酸メチル単位を５０質量％以上含んでいることが好ましく、メタクリル酸メチル単位を７０質量％以上含んでいることがより好ましい。
【００３２】
アクリル系樹脂は、（メタ）アクリル酸エステル単位以外の他のモノマー単位を含んでいてもよい。
該他のモノマーとしては、（メタ）アクリル酸エステルと共重合可能なものであればよく、たとえば（メタ）アクリル酸、無水マレイン酸、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、多官能モノマー等が挙げられる。
多官能モノマーとしては、たとえば、多官能（メタ）アクリル酸エステルが例示される。多官能（メタ）アクリル酸エステルとしては、たとえばエチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、１，４ブタンジオールジアクリレート、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、１，４ブタンジオールジメタクリレート、１，６ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、等が挙げられる。
多官能モノマー単位を含むアクリル系樹脂として、架橋したアクリル系樹脂が挙げられる。
アクリル系樹脂は、他の樹脂と混合されていてもよい。
【００３３】
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、充填剤以外の添加剤を含んでいてもよい。該添加剤としては、たとえば顔料、染料、補強剤、酸化防止剤、安定剤等が挙げられる。
【００３４】
供給するアクリル系樹脂の大きさは、平均粒子径として、１〜２０ｍｍが好ましく、３〜１０ｍｍがより好ましい。該平均粒子径が１ｍｍ以上であると、樹脂同士の付着、融着を抑えることができる。樹脂の粉砕片の平均粒子径が２０ｍｍ以下であれば、樹脂および流動媒体の分散性が良好となる。該平均粒子径は、破砕片が球状であるとして、１００個の樹脂の粉砕片を取って求めた樹脂の粉砕片の平均重量と、樹脂の密度とから計算した重量平均径である。
【００３５】
本工程では、樹脂の供給を、下記条件（ａ）および（ｂ）を満たすように行う必要がある。
条件（ａ）：樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の、分解槽１の内壁と接する位置での樹脂充填率が５５％以下である。該樹脂充填率は５１％以下が好ましく、５０％以下がより好ましい。
条件（ｂ）：樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の、分解槽１の内壁と接する位置での樹脂供給線速度が２．０ｍ／分以上である。
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部は、分解槽１の内壁と接する位置では温度が高くなる。この熱の影響により、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー部３ａ内を移動する樹脂の線速度が、分解槽１の内壁と接する位置で、その上流側よりも遅くなり、渋滞が発生しやすい。しかし本発明においては、条件（ａ）および（ｂ）を満たすことで、該渋滞による悪影響、すなわちスクリュートルクの上昇を低減できる。
前記樹脂充填率は、上記効果の点では５５％以下であればよい。下限は特に限定されないが、低すぎると樹脂供給量に対するスクリューサイズが大きくなりすぎることを考慮すると、３０％以上が好ましい。
前記樹脂供給線速度は、アクリル系樹脂の流動層内への分散の点で、２．０ｍ／分以上が好ましく、３．０ｍ／分以上がより好ましい。またスクリューの軸ぶれや、スクリューやケーシングの磨耗などを考慮すると、１０ｍ／分以下が好ましく、５．０ｍ／分以下がより好ましい。
【００３６】
ここで、「スクリュー先端部」とは、スクリュー部３ａの、分解槽１側の末端から、スクリュー部の全長に対して半分の長さ（スクリュー半長）の位置までの範囲内を意味し、「スクリュー根元部」は、スクリュー部３ａの、スクリュー先端部よりも上流側で、樹脂の供給側を意味する。
「分解槽１の内壁と接する位置」とは、スクリュー部３ａの水平方向において、分解槽１の内壁表面１ｆの位置（分解槽１内の流動媒体が分解槽１の内壁と接する位置）と一致する位置である。
【００３７】
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の、分解槽１の内壁と接する位置での樹脂充填率は、たとえば一軸スクリューフィーダーの場合、式：Ｑ２／Ｑ１×１００［％］により求められる。
式中、Ｑ１は、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー根元部における１ピッチあたりの体積［ｍ３］であり、Ｑ２は、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部における１ピッチあたりの体積［ｍ３］であり、それぞれ下記数式により求められる。
【００３８】
【数１】
【００３９】
式中、Ｑは１ピッチあたりの体積［ｍ３］、Ｄはシリンダー径［ｍ］、ｄはスクリュー軸径［ｍ］、ｓはスクリュー羽根のピッチ［ｍ］、ｎはスクリュー回転数［ｒｐｍ］であり、各符号に付された下付き文字１、２は、それぞれ、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー根元部、スクリュー先端部に対応することを示す。二軸スクリューフィーダーの場合も上記と同様、１ピッチあたりの体積比により前記樹脂充填率を算出できる。
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の、分解槽１の内壁と接する位置での樹脂供給線速度は、式：ｓ２×ｎ２により求められる。
【００４０】
上記条件（ａ）、（ｂ）の２つの条件を同時に満たす方法としては、たとえば下記の２つの方法が挙げられる。
方法１：樹脂供給スクリューフィーダー３のみを制御する方法。
方法２：樹脂供給スクリューフィーダー３の上流にロータリーバルブ１３のような定量供給装置を設置し、樹脂供給スクリューフィーダー３および定量供給装置の両方を制御する方法である。
方法１の場合、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率に関しては、スクリュー先端部のスクリューピッチとスクリュー先端部のスクリューピッチとの比を調節すればよい。たとえばスクリュー先端部のスクリューピッチを、図２に示すようにスクリュー根元部のスクリューピッチよりも広くすると、スクリュー先端部の樹脂充填率が低下する。また、スクリューフィーダーのスクリュー先端部の樹脂供給線速度に関しては、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー３４の回転数により調節でき、たとえば回転数を上げるほど、樹脂供給線速度が速くなる。
方法２の場合、定量供給装置により樹脂供給スクリューフィーダー３への樹脂供給量を調節する（たとえばロータリーバルブ１３の回転数を調節する）ことで、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率を調節できる。また、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂供給線速度はスクリュー３４の回転数で調節できる。具体的には、ロータリーバルブ１３、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー３４それぞれの回転数を、定量供給装置の送り能力が樹脂供給スクリューの送り能力の５０％以下となるように設定すればよい。方法２は、樹脂充填率および樹脂供給線速度を別々に調節できるため好ましい。
【００４１】
分解槽１への樹脂の供給速度（ｋｇ／分）は、スクリュー先端部の樹脂充填率および樹脂供給線速度が上記条件を満たす範囲内であれば特に限定されないが、分解槽１への流動化ガスの供給速度（ｋｇ／分）と分解槽１への樹脂の供給速度（ｋｇ／分）との比（流動化ガス／樹脂比）が０．４〜３．０の範囲内であることが好ましい。流動化ガス／樹脂比が０．４以上であれば、流動媒体層１ｃの流動性を保つことができる。流動化ガス／樹脂比が３．０以下であれば、冷却装置１０の負荷を低減できる。
【００４２】
分解槽１に供給する樹脂の温度は、０℃以上、（樹脂のガラス転移温度または融点−５０℃）以下が好ましい。樹脂の温度が０℃以上であれば、流動媒体層１ｃの温度低下が抑えられ、また、流動媒体層１ｃの流動性が良好となる。樹脂の温度が（樹脂のガラス転移温度または融点−５０℃）以下であれば、樹脂同士の付着が抑えられ、また、樹脂と流動媒体との混合が良好となる。
樹脂を供給する際（熱分解を行う際）の流動媒体層１ｃの温度（流動層の温度）は、３５０℃以上が好ましく、３５０〜５００℃が好ましい。該温度が３５０℃以上であれば、樹脂の熱分解速度が速くなる。該温度が５００℃以下であれば、回収される液体の品質が向上する。該流動層の温度は、該流動層に供給する流動化ガスや流動媒体の温度を調節することにより調節できる。
流動媒体層１ｃの温度は、分解槽１内の流動媒体が存在するところに熱電対（図示略）に設置することにより測定できる。
流動媒体層１ｃの温度は、工程（３’）で当該分解槽１に供給する流動媒体の温度を調節することにより制御でき、該流動媒体の温度は、加熱装置７に設置された流動媒体温度の制御装置により制御できる。具体的には、加熱装置７の流動媒体が存在するところに熱電対を設置して温度測定を行いつつ、その温度が所定の温度になるように燃料の供給量を調節することで制御できる。
【００４３】
上記のようにして樹脂を分解槽１に供給すると、流動媒体の熱により樹脂が熱分解し、ガス状の分解生成物（たとえば（メタ）アクリルエステル等のモノマー）が生じる。そのため、分解槽１内のガス（流動化ガスと、熱分解により生じたガス状の分解生成物との混合ガス）を、ガス排出流路９を介して冷却装置１０に送り、冷却すると、該ガス中に含まれるガス状の分解生成物が凝縮し、液体として回収される。
【００４４】
回収された液体は、必要に応じて、不純物や混入した流動媒体を除去するために、精製装置（図示せず）に導入し、精製処理を行ってもよい。精製処理としては、たとえばフィルタによるろ過、蒸留等が挙げられる。
たとえば精製処理として蒸留を行う場合、精製装置として、アクリル系樹脂の原料であるモノマーより低沸点の成分を分離する蒸留塔と、該モノマーより高沸点の成分を分離する２以上の蒸留塔と組み合わせることが、回収されるモノマーの純度を高めるために好ましい。
冷却装置１０の上流に、分解槽１からガスに同伴して排出される流動媒体を捕集するための装置を設置し、予め該流動媒体を除去してもよい。該装置の例としてサイクロンが例示される。
【００４５】
冷却装置１０からは、流動化ガスと、液化しなかった分解生成物との混合ガスが排出される。この混合ガスは、燃焼処理等の除害処理後、系外に排気してもよいし、分解槽１に再度供給してもよい。
この混合ガスを、再度分解槽１に供給することにより、アクリル系樹脂の原料のモノマーの回収量を増加させることができる。
除害処理は、たとえば該混合ガスを加熱装置７に送り、燃焼させることにより実施できる。
【００４６】
本発明においては、冷却装置１０から排出される混合ガス中の分解生成物を回収するために、該混合ガスを、冷却装置１０の下流に設置されたミスト回収装置１１に導入することが好ましい。これにより、冷却装置１０から排出される混合ガス中にミストとして存在する分解生成物を回収し、モノマーの収率をさらに高めることができる。
ミスト回収装置１１からは、流動化ガスと、液化しなかった分解生成物と、分離ガスとの混合ガスが排出される。この混合ガスは、前記冷却装置１０から排出される混合ガスと同様、除害処理後、系外に排気してもよいし、分解槽１に再度供給してもよい。
【００４７】
冷却装置１０またはミスト回収装置１１から排出される混合ガスを分解槽１に再度供給する場合には、該混合ガスに、不活性ガスを混合してもよい。
混合ガスに混合する不活性ガスとしては、前記流動化ガスとして挙げた不活性ガスと同様のものが挙げられる。
冷却装置１０またはミスト回収装置１１から出てくる混合ガスに対して混合する不活性ガスの質量比は、不活性ガス／混合ガス＝０〜５とするのが好ましい。この比が０とは、樹脂の分解生成物のうち、冷却装置１０で液化しなかったガスのみを、分解槽１の流動化ガスとして使用することである。この比を５以下とすることにより、別の工程から供給するガスの量を低減することができ、ガスの使用に伴う費用を削減できるため好ましい。
このように不活性ガスが混合されたガス（以下、希釈ガスということがある。）は、流量制御装置やコントロールバルブ等により、分解槽１に供給されるガスと、除害処理後に系外に排気するガスとに分けられる。
該希釈ガスの一部を流量制御装置から除害処理後、系外に排出することにより、分解槽に供給するガスに含まれる酸素濃度を低減することができる。
分解槽１に供給されるガス中の酸素濃度は、樹脂分解の安定性確保や回収する液量の増加、その液の品質向上の観点から、３体積％以下とすることが好ましく、１体積％以下とするのが特に好ましい。
分解槽１に供給されるガスの温度は、前述した流動化ガスの温度と同様とする。
【００４８】
［工程（３’）］
工程（３’）では、分解槽１内の流動媒体を、流動媒体排出流路１ｄおよび流動媒体排出スクリューフィーダー５を介して連続的に排出し、ホッパー６に貯留した後、加熱装置７に導入し、加熱した後、流動媒体供給流路８を介して流動媒体供給スクリューフィーダー４に送り、該流動媒体供給スクリューフィーダー４から再度分解槽１に連続的に供給する。
流動媒体層１ｃ内に樹脂の未分解物がある場合、該未分解物は、流動媒体とともに分解槽１から排出される。排出された流動媒体に該未分解物が同伴していても、加熱装置７にて該流動媒体を加熱することで、該未分解物を熱分解または燃焼させて流動媒体から除去し、樹脂の熱分解に利用することができる。
【００４９】
分解槽１および流動媒体排出スクリューフィーダー５からの流動媒体の排出速度（ｋｇ／時間）には特に制限はない。樹脂の種類／処理速度、および、分解槽１に供給される固体粒子の温度によって決まる。
流動媒体の排出速度の計測は、ロードセル等の質量計測機を用いることにより行うことができる。また、排出速度の制御は流動媒体排出スクリュー５の回転数制御により行うことができる。
【００５０】
加熱装置７としては、たとえば流動層炉、ロータリキルン等が挙げられる。
流動層炉を用いる場合、たとえば、該流動層炉に流動媒体を供給するとともに、空気、燃料の燃焼ガスまたはその混合物を流動化ガスとして供給して該流動媒体を流動化させながら、流動媒体の温度を上昇させる。ロータリキルンを用いる場合、空気、燃料の燃焼ガスまたはその混合物を供給しながら、装置自体を回転させ、その内部の流動媒体を流動させながら、流動媒体の温度を上昇させる。このようにして流動媒体の温度を上昇させることにより、流動媒体に同伴して排出された樹脂の未分解物を熱分解または燃焼させることができる。
【００５１】
加熱装置７で使用する燃料に特に制限はないが、たとえば、重油、軽油、灯油、前記工程（２’）で回収した回収液（分解生成物を含む液体）等が挙げられる。特に、該回収液を使用することにより、新たに燃料を購入する必要がないので、環境的、コスト的な観点から好ましい。また、該回収液を使用することは、樹脂分解に必要な熱量をその回収液で賄うことになるので、クローズドシステムとなり、環境負荷の小さいプロセスとなる。
加熱装置７における加熱温度は、分解槽１に供給する流動媒体の温度等を考慮して適宜設定すればよい。また、加熱温度を段階的に変更して加熱を行ってもよい。
【００５２】
流動媒体供給スクリュー４を経由して分解槽１に供給される流動媒体の温度は、（流動層の温度＋５０℃）以上、（流動層の温度＋２５０℃）以下が好ましい。分解槽１に供給される流動媒体の温度が該範囲の下限値以上であると、樹脂の熱分解速度が速くなり、上限値以下であると、回収される液体の品質が向上する。
工程（３’）における流動媒体供給スクリューフィーダー４からの流動媒体の供給速度（ｋｇ／時間）は、通常、流動媒体排出スクリューフィーダー５からの流動媒体の排出速度（ｋｇ／時間）とほぼ同一である。
分解槽１への流動媒体の供給速度（ｋｇ／時間）は、樹脂の供給速度（ｋｇ／時間）との比（流動媒体／樹脂）が、１〜２０の範囲内であることが好ましい。流動媒体／樹脂が１以上であれば、樹脂を効率よく熱分解できる。流動媒体／樹脂が２０以下であれば、分解槽１と流動媒体加熱装置１２との間の流動媒体の循環量が抑えられ、加熱装置１２の大型化によるコストの上昇が抑えられる。
流動媒体の供給速度の計測は、流動媒体供給スクリューフィーダー４のホッパー（図示せず）に取り付けたロードセル等の質量計測機を用いることにより行うことができる。
また、供給速度の制御は、流動媒体供給スクリューフィーダー４のホッパーにロータリーバルブ等の定量供給装置を取り付ける方法、流動媒体供給スクリューフィーダー４のスクリュー回転数を制御する等の方法により行うことができる。
なお、本実施形態では、加熱した流動媒体の分解槽１への供給方法としてスクリューフィーダーを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されず、たとえば流動媒体の自重落下による方法を利用してもよい。流動媒体の自重落下による方法は簡便な方法であり、設備費が安いという利点がある。ただし定量供給の観点ではスクリューフィーダーによる方法が有利である。
以上、本発明を、第一実施形態を示して説明したが本発明は該実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を実施例によってより詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
以下の各例で使用した流動媒体、樹脂、スクリュー、測定方法および評価方法（運転安定性）は下記のとおりである。
（流動媒体）
流動媒体としては、砂（天然川砂、株式会社昌栄マテリアル製、商品名：エバラロズナ、平均粒子径（直径）０．３ｍｍ、かさ密度１６００ｋｇ／ｍ３）を使用した。
【００５４】
（樹脂）
樹脂１：メタクリル酸メチル（以下、「ＭＭＡ」と略記する。）１００質量％からなる樹脂（ポリメタクリル酸メチル）。該樹脂１の重量平均分子量は４０万であり、ガラス転移温度は１００℃であった。目開き５．６ｍｍの篩いを通過し、目開き４．７５ｍｍの篩いを通過しない大きさのものを使用した。
【００５５】
（樹脂供給スクリューフィーダー３）
樹脂供給スクリューフィーダー３として一軸スクリューフィーダーを使用し、そのスクリューとして、スクリュー径０．１４２ｍ、スクリュー軸径０．０６０５ｍ、スクリュー全長１．８ｍで、スクリュー羽根のピッチのみ異なる２種のスクリューＡまたはＢを使用した。
スクリューＡのスクリュー羽根のピッチ：全長にわたって０．１５０ｍで一定。
スクリューＢのスクリュー羽根のピッチ：スクリュー根元部（上流末端から〜スクリュー半長まで）は０．０７５ｍ、スクリュー先端部（スクリュー半長の位置から先端まで）は０．１５０ｍ。
【００５６】
（分解槽１の流動媒体層１ｃ内の局部温度の測定）
流動媒体層１ｃ内部の所定の測定箇所に熱電対を挿入し、温度を計測した。測定箇所は、板状の分散装置１ｂの流動層側の表面から上方に２５０ｍｍ、５００ｍｍ、７５０ｍｍ、１０００ｍｍ離れた高さで、流動媒体層１ｃの中央と、分解槽１内壁面から水平方向に３ｃｍ、３０ｃｍ離れた位置の計１２箇所とした。
【００５７】
（運転安定性）
１００時間運転時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー部３ａ内における樹脂の渋滞状況と、流動媒体層１ｃ内の樹脂の分散状況を、下記判定基準で判定した。
［渋滞］樹脂供給時に樹脂供一軸スクリューフィーダーのトルクが上昇し、停止した場合を×、それ以外を○とした。
［分散］上記流動媒体層１ｃ内の局部温度の測定の結果、全ての測定箇所の温度が平均値に対して±１％以内であった場合を○、それ以外の場合を×と判断した。該平均値は、全測定箇所の温度の平均値である。
【００５８】
［実施例１］
ロータリーバルブ１３を設置しないこと以外は、図１に示す構成の熱分解装置１００を用いて実施した。
分解槽１の直径は１ｍで高さは３ｍであった。
流動媒体層１ｃの流動のために、流動化ガスと、撹拌翼を備えた撹拌装置とを使用した。流動化ガスとしては窒素ガスを使用した。撹拌翼は二枚の傾斜パドル翼を５段にしたものを使用し、上下の段のパドル翼は直交するようにした。撹拌翼の撹拌速度は毎分６回転（６ｒｐｍ）とした。
分解槽１の最下部には、流動化ガスを分散させるために、分散装置１ｂとして板状の分散器（分散板）を配置した。分散板直径は１ｍで、中央に砂の排出用の配管（流動媒体排出流路１ｄ）を設置した。
【００５９】
まず、分解槽１内に流動媒体を１２００ｋｇ入れ、流動媒体層１ｃを形成した。静置状態での流動媒体層１ｃの高さは１ｍであった。その後、分解槽１内を窒素置換した。
分解槽１から流動媒体を連続的に排出し、加熱装置７に送った。その排出速度は、分解槽１と流動媒体排出スクリューフィーダー５との間に設置したホッパー（図示せず）のロードセルにより計測した。
加熱装置７としては、熱風で砂を流動化させる流動層炉を使用した。加熱装置７内には流動媒体として上記と同じ砂を１８００ｋｇ入れておいた。加熱装置７では、熱風の温度を制御することにより砂の温度が所定の温度になるようにした。
まず、加熱装置７の設定温度を５５０℃として、加熱された流動媒体を４２ｋｇ／ｍｉｎで連続的に分解槽１へ供給した。その供給位置は、分散装置１ｂの高さから０．７５ｍ上とした。その供給速度は、加熱装置７と分解槽１の間に設置した砂ホッパー（図示せず）のロードセルにより計測した。
流動媒体供給スクリューフィーダー４、流動媒体排出スクリューフィーダー５としては、それぞれ、一軸スクリューを使用した。
【００６０】
流動化ガス供給流路２から窒素ガス（２０℃）を分散装置１ｃ上方に３．３ｋｇ／ｍｉｎで連続的に供給した。流動化ガスの供給速度は、図１におけるブロワー１２と分解槽１の分散室１eとの間に設置した渦式流量計により計測した。
また、樹脂供給スクリューフィーダー３から分解槽１に樹脂１を、２０℃にて、１５０ｋｇ／ｍｉｎで連続的に供給した。その供給位置は分散装置１ｂから０．７５ｍ上とした。樹脂１の供給速度は、樹脂供給スクリューフィーダー３上に設置した樹脂ホッパーのロードセルにより計測した。
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリューとしてはスクリューＢを用い、その回転数を１８ｒｐｍとした。
このとき、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は５０［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は２．７０［ｍ／ｍｉｎ］であった。
【００６１】
樹脂１の供給開始後、分解槽１から出てくる樹脂１の分解生成物と窒素ガスを含むガスの混合ガスを冷却装置１０へ送った。冷却装置１０に送られてきたガス状の分解生成物を冷却して液体として回収した。冷却装置１０は多管式コンデンサーであり、そのジャケットに０℃の冷媒を流した。該多管式コンデンサーから出てくるガスの温度は１０℃であり、それをミスト回収装置１１に送り、該ガス中に含まれる液体ミストを回収した。ミスト回収装置１１としてはサイクロン式のものを使用した。冷却装置１０及びミスト回収装置１１の下にそれぞれ液体を回収するための容器を設置し、各装置で回収された液体を収容した。
【００６２】
上記運転を１００時間行ったが、樹脂供給スクリューフィーダー３のトルク上昇や、流動媒体層１ｃの局部温度低下は見られず、安定な運転が可能であった。
【００６３】
［実施例２］
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリューＢの回転数を１４ｒｐｍとしたこと以外は実施例１と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は５０［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は２．１０［ｍ／ｍｉｎ］であった。
上記運転を１００時間行ったが、樹脂供給スクリューフィーダー３のトルク上昇や、流動媒体層１ｃの局部温度低下は見られず、安定に運転が可能であった。
【００６４】
［実施例３］
定量供給装置であるロータリーバルブ１３を図１に示すように設置し、その回転数により樹脂供給スクリューフィーダー３への樹脂供給量が９０ｋｇ／ｈｒとなるように調整した（事前にロータリーバルブ回転数に対する樹脂供給量の検量線を取得し、それを元に樹脂供給量をロータリーバルブ回転数で調整した。）こと以外は、実施例１と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は３０［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は２．７０［ｍ／ｍｉｎ］であった。
上記運転を１００時間行ったが、樹脂供給スクリューフィーダー３のトルク上昇や、流動媒体層１ｃの局部温度低下は見られず、安定に運転が可能であった。
【００６５】
［比較例１］
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリューＢをスクリューＡに変更し、その回転数を１４ｒｐｍとしたこと以外は実施例１と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は１００［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は０．９８［ｍ／ｍｉｎ］であった。
その結果、樹脂１の供給開始からわずか９分で樹脂供給スクリューフィーダー３のトルクが上昇し、過負荷にて緊急停止した。分解槽１の冷却後、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部を開け確認したところ、形状を保ったまま溶融した樹脂１が圧縮されたような形で渋滞していた。
【００６６】
［比較例２］
スクリューＢの回転数を１２ｒｐｍとしたこと以外は実施例１と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は５０［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は１．８０［ｍ／ｍｉｎ］であった。
その結果、樹脂１の供給開始直後の樹脂供給スクリューフィーダー３のトルク上昇は見られなかったが、流動媒体層１ｃ内の樹脂供給部付近で局部的な温度低下が徐々に起こり、３時間経過時点で運転を停止した。
【００６７】
［比較例３］
樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリューＢをスクリューＡに変更したこと以外は、実施例３と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は３０［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は１．３５［ｍ／ｍｉｎ］であった。
その結果、樹脂１の供給開始直後の樹脂供給スクリューフィーダー３のトルク上昇は見られなかったが、流動媒体層１ｃ内の樹脂供給部付近で局部的な温度低下が徐々に起こり、１時間経過時点で運転を停止した。
【００６８】
［比較例４］
ロータリーバルブ１３の回転数を、樹脂供給スクリューフィーダー３への樹脂供給量が１６５ｋｇ／ｈｒとなるように調整したこと以外は実施例３と同様な操作を実施した。
樹脂１供給時の樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の樹脂充填率は５５［％］であり、スクリュー先端部の樹脂供給線速度は２．７０［ｍ／ｍｉｎ］であった。
その結果、樹脂１の供給開始からわずか９分で樹脂供給スクリューフィーダー３のトルクが上昇し、過負荷にて緊急停止した。分解槽１の冷却後、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部を開け確認したところ、形状を保ったまま溶融した樹脂１が圧縮されたような形で渋滞していた。
【００６９】
上記実施例１〜３および比較例１〜４の結果を表１に示す。これらの結果に示すとおり、樹脂供給スクリューフィーダー３のスクリュー先端部の、分解槽１の内壁と接する位置での樹脂充填率が５５％以下であり、かつ該位置での樹脂供給線速度が２．０ｍ／分以上であることにより、熱分解装置１００の安定な長時間運転が可能であった。
【００７０】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上、説明したように、本発明によれば、流動層による不活性ガス雰囲気下でのアクリル系樹脂の熱分解を長時間連続して安定に実施できる。
【符号の説明】
【００７２】
１…分解槽、２…流動化ガス供給流路、３…樹脂供給スクリューフィーダー（スクリューフィーダー）、４…流動媒体供給スクリュー、５…流動媒体排出スクリュー、６…ホッパー、７…加熱装置、８…流動媒体供給流路、９…ガス排出流路、１０…冷却装置、１１…ミスト回収装置、１２…ブロワー、１３…ロータリーバルブ（定量供給装置）、１００…熱分解装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程（１）〜（３）を含む熱分解方法であって、該工程（２）におけるアクリル系樹脂の供給を、下記条件（ａ）および（ｂ）を満たすように行う熱分解方法。
工程（１）：流動媒体が充填された分解槽に、該分解槽の下部から不活性ガスを含む流動化ガスを連続的に供給して該流動媒体を流動させ、流動層を形成する工程。
工程（２）：前記流動層に、アクリル系樹脂を、スクリュー先端部が前記分解槽に接続されたスクリューフィーダーにより連続的に供給して熱分解させ、該熱分解により生じるガス状の分解生成物を冷却し、液体として回収する工程。
工程（３）：前記分解槽内の流動媒体を、前記スクリューフィーダーの接続位置の高さよりも下側の位置から連続的に排出し、加熱装置に導入し、加熱した後、前記分解槽に連続的に供給する工程。
条件（ａ）：前記スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、前記分解槽の内壁と接する位置での樹脂充填率が５５％以下である。
条件（ｂ）：前記スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、前記分解槽の内壁と接する位置での樹脂供給線速度が２．０ｍ／分以上である。
【請求項１】
下記工程（１）〜（３）を含む熱分解方法であって、該工程（２）におけるアクリル系樹脂の供給を、下記条件（ａ）および（ｂ）を満たすように行う熱分解方法。
工程（１）：流動媒体が充填された分解槽に、該分解槽の下部から不活性ガスを含む流動化ガスを連続的に供給して該流動媒体を流動させ、流動層を形成する工程。
工程（２）：前記流動層に、アクリル系樹脂を、スクリュー先端部が前記分解槽に接続されたスクリューフィーダーにより連続的に供給して熱分解させ、該熱分解により生じるガス状の分解生成物を冷却し、液体として回収する工程。
工程（３）：前記分解槽内の流動媒体を、前記スクリューフィーダーの接続位置の高さよりも下側の位置から連続的に排出し、加熱装置に導入し、加熱した後、前記分解槽に連続的に供給する工程。
条件（ａ）：前記スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、前記分解槽の内壁と接する位置での樹脂充填率が５５％以下である。
条件（ｂ）：前記スクリューフィーダーのスクリュー先端部の、前記分解槽の内壁と接する位置での樹脂供給線速度が２．０ｍ／分以上である。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−２３６３３８（Ｐ２０１１−２３６３３８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０９２４５（Ｐ２０１０−１０９２４５）
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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