分解装置
【課題】超臨界又は亜臨界状態でのプラスチック成形品等の分解において、流量調整開閉弁の閉塞を防止し、分解槽から分解液を効率的に取り出して回収することのできる、新しい分解装置を提供する。
【解決手段】超臨界又は亜臨界の状態において被分解物を水熱分解する分解槽１と、この分解槽１内から取り出された高温高圧状態の分解液４０を冷却する冷却器２０と、分解槽１内から分解液４０を取り出す、分解槽１と冷却器２０とを接続する排出配管２と、を備え、排出配管２は、分解液４０の排出流量を調整する流量調整開閉弁３と、分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞を防止する詰まり防止手段４とを有し、詰まり防止手段４は、分解液４０の排出流量を検出する流量検出手段２１と、この流量検出手段２１で検出した流量に応じて流量調整開閉弁３の開度を調整し分解液４０の排出流量を調整する流量制御手段６とで構成されている。
【解決手段】超臨界又は亜臨界の状態において被分解物を水熱分解する分解槽１と、この分解槽１内から取り出された高温高圧状態の分解液４０を冷却する冷却器２０と、分解槽１内から分解液４０を取り出す、分解槽１と冷却器２０とを接続する排出配管２と、を備え、排出配管２は、分解液４０の排出流量を調整する流量調整開閉弁３と、分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞を防止する詰まり防止手段４とを有し、詰まり防止手段４は、分解液４０の排出流量を検出する流量検出手段２１と、この流量検出手段２１で検出した流量に応じて流量調整開閉弁３の開度を調整し分解液４０の排出流量を調整する流量制御手段６とで構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物プラスチック等を超臨界又は亜臨界の状態で反応させて水熱分解する分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、有害物を無害化分解することや、食品廃棄物等を分解して再資源化することや、プラスチック廃棄物を分解して有機酸、アルコール等のプラスチックの合成原料やＦＲＰ（繊維強化プラスチック）中の補強繊維等を回収して再利用できるようにするために、超臨界又は亜臨界状態の水熱反応によって分解する方法（例えば、特許文献１参照）や様々な装置の構成が提案されている。
【０００３】
しかしながら、超臨界又は亜臨界の状態でのプラスチックの分解においては、ＦＲＰからのガラス繊維や炭素繊維等の補強繊維の回収を伴う場合をはじめ、破砕した粒状のプラスチックを含む被処理混合液は固液混合のスラリー状となるため、連続的に分解槽内に原料を供給し、連続的に分解槽内から分解液を取り出すことは、必ずしも容易ではないという問題がある。その理由は、第１には、スラリー液を高温高圧で送液するポンプが高価であり、固形物による部品の磨耗等の耐久性に問題が生じやすいことであり、第２には、反応性を確保しつつ、分解槽に残留した未反応固形物の全量排出が困難であることによる。特にプラスチックがＦＲＰの場合、比重の重いガラス繊維や炭酸カルシウム等の無機物成分が未反応のまま残り、沈降性の高いこれらの成分を伴う分解液の排出は難しい。
【０００４】
したがって、このような場合には、回分式の分解装置が採用される。回分式の分解装置はバッチ処理であり、投入した原料は１バッチの反応後そのまま全量抜き出される操作となる。反応生成物を含む分解液を分解槽から取り出すにあたっては、分解槽内は液体を超臨界又は亜臨界状態にしているために高温・高圧の状態にあることから、分解槽内を常温にまで冷却する必要がある。また、分解液を取り出すために分解槽内を常圧にまで減圧する必要がある。
【０００５】
しかしながら、常温常圧まで分解液を冷却するには長時間必要であり、１バッチの処理時間を長引かせる主要因となっていた。そこで、従来、分解槽内の圧力が常圧まで下がるのを待たずに、分解液液温１００℃以上の高温高圧状態で分解液を分解槽に接続された排出配管から排出させ、次いで冷却器にて冷却して取り出していた。この場合、冷却器に所定流量の分解液を流すために流量調整開閉弁を排出配管に配設する必要があるが、この流量調整開閉弁に分解液中の固形分が進入して閉塞を引き起こすおそれがあるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００４／０４１９１７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のとおりの背景から、従来の問題点を解消し、超臨界又は亜臨界状態でのプラスチック成形品等の分解において、流量調整開閉弁の閉塞を防止し、分解槽から分解液を効率的に取り出して回収することのできる、新しい分解装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の分解装置は、超臨界又は亜臨界の状態において被分解物を水熱分解する分解槽と、この分解槽内から取り出された高温高圧状態の分解液を冷却する冷却器と、前記分解槽内から前記分解液を取り出す、前記分解槽と前記冷却器とを接続する排出配管と、を備え、前記排出配管は、前記分解液の排出流量を調整する流量調整開閉弁と、分解液中の固形分による流量調整開閉弁の閉塞を防止する詰まり防止手段とを有し、前記詰まり防止手段は、前記分解液の排出流量を検出する流量検出手段と、この流量検出手段で検出した流量に応じて前記流量調整開閉弁の開度を調整し前記分解液の排出流量を調整する流量制御手段とで構成されており、前記流量調整開閉弁の開度が所定の開度に開いている状態を開度Ａとしこの開度Ａよりも大きく開いている状態を開度Ｂとすると、前記流量制御手段は、前記流量調整開閉弁の開度を開度Ａの状態で保持する開動作と、前記流量調整開閉弁の開度が開度Ａの状態で保持されている状態において基準排出流量を下回る流量を前記流量検出手段で検出したときには前記流量調整開閉弁の開度を開度Ｂの状態で所定の時間保持する開動作とを交互に繰り返すことを特徴とする。
【０００９】
この分解装置においては、前記流量制御手段では、前記流量調整開閉弁の開度を開度Ｂの状態としたときの前記排出配管からの前記分解液の排出流量が前記冷却器での前記分解液の冷却が可能な設計上の最大流量未満とされていることが好ましい。
【００１０】
また、この分解装置においては、前記排出配管には、前記流量調整開閉弁の上流側にフィルターが設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、流量調整開閉弁の閉塞を防止し、分解槽から分解液を効率的に取り出して回収することができる。
【００１２】
また、流量調整開閉弁の閉塞による分解液の流量の低下を効果的に抑えることができるため、分解液を効率よく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の分解装置の概要構成図である。
【図２】実施形態１における流量調整開閉弁の開閉パターンの一例と、これに対応する排出配管における分解液の排出流量の推移を示した図である。
【図３】実施形態２の分解装置の概要構成図である。
【図４】実施形態２における流量調整開閉弁の開閉パターンの一例と、これに対応する排出配管における分解液の排出流量の推移を示した図である。
【図５】実施形態３の分解装置の概要構成図である。
【図６】固形分分離手段の別の実施形態（実施形態４）を示した図である。
【図７】実施形態５の分解装置の概要構成図である。
【図８】実施形態６の分解装置の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の分解装置は、超臨界又は亜臨界の状態でＦＲＰ等の被分解物を水熱分解する分解槽に高温高圧状態の分解液を取り出す排出配管が接続されており、排出配管には分解液の排出流量を調整する流量調整開閉弁が設けられ、さらに分解液中の固形分による流量調整開閉弁の閉塞を防止する詰まり防止手段が設けられている。ここで「高温高圧状態」とは、反応液の沸点よりも高い温度またはその近傍の温度で、かつ常圧よりも高い圧力にある状態をいう。
【００１５】
この分解装置でＦＲＰを水熱分解する場合、分解効率向上及び分解液の排出性向上を図るため、まず、前処理としてＦＲＰを粒径２〜２０ｍｍ程度に粉砕する。次いで、粉砕ＦＲＰ及び流体を分解槽に投入し、粉砕ＦＲＰの樹脂分が超臨界又は亜臨界の状態の流体で分解された後、分解液として分解槽から排出配管より排出する。分解液の排出に際しては、流量調整開閉弁で分解液の流量を調整しつつ排出している。分解液にはＦＲＰ中のガラス繊維や炭酸カルシウム等の無機物がそのまま固形分として含まれている。分解液中の無機物は細かい繊維状であり、分解液の排出時に流量調整開閉弁に一旦詰まり出すと折り重なって閉塞を助長する性状を有しているが、本発明では、上記詰まり防止手段によって分解液中の固形分による流量調整開閉弁の閉塞を防止しているため、分解槽から分解液を効率的に取り出して回収することができる。
【００１６】
本発明の分解装置は、上記のとおりの特徴を有するものであって、プラスチック成形品の分解による有機酸、アルコール等のプラスチック原料の回収、ＦＲＰ中の補強繊維等の無機物の回収、ダイオキシン、ＰＣＢ等の有機物の分解、木質材の分解によるリグニン、エタノールの回収、魚類、肉類等の食品タンパク質廃棄物の分解による有機酸、アミノ酸、アルコール等の回収等のために適用され、顕著な効果を奏することになる。
【００１７】
以下に本発明の分解装置の実施形態について説明する。もちろん、本発明は以下の実施形態によって限定されるものではない。
＜実施形態１＞
図１は、本発明に係る分解装置の一実施形態を示した概要構成図である。
【００１８】
この実施形態の分解装置は、超臨界状態又は亜臨界状態の流体で被分解物としてのプラスチック成形品を水熱分解する分解槽１が円筒形で耐圧製に形成されている。分解槽１の底部には排出配管２の一端が接続され、他端は分解液４０の回収槽１９に接続されており、排出配管２には排出用開閉弁５が設けられている。ここで、分解槽１内の高温高圧状態の分解液４０（被分解物を水熱分解した後の分解物を含む流体）は排出用開閉弁５を開くことによって排出され、排出配管２を通じて回収槽１９に回収される。排出配管２の途中には分解液４０を冷却するための円筒多管式熱交換器等の冷却器２０が設けられており、この冷却器２０によって分解液４０が冷却され、冷却した分解液４０が回収槽１９に蓄えられるようになっている。また、排出配管２には分解液４０の流量を調整するための流量調整開閉弁３が、排出用開閉弁５よりも下流側に位置する冷却器２０の入口側に設けられている。この流量調整開閉弁３は、電磁弁等で形成されて連続的に開度を調整できるようになっており、開度に応じて分解液４０の流量の調整ができるようになっている。流量調整開閉弁３は冷却器２０の出口側に設けてもよいが、この場合冷却器２０を耐圧製の圧力容器にする必要がある。さらに排出配管２には、分解液４０の流量を検出する流量検出手段２１が排出用開閉弁５と流量調整開閉弁３との間の位置に設けられている。
【００１９】
分解槽１の外周にはヒーターや熱媒ジャケット等で形成される加熱手段２２が設けてあり、温度センサー等で形成される温度検出器２３が分解槽１内に差し込んで設けてある。また、分解槽１の上部には分解槽１の上部内の圧力を測定する圧力ゲージなどで形成される圧力検出手段２４が設けてある。この温度検出器２３及び圧力検出手段２４で分解槽１内の温度、圧力をそれぞれ検出しながら、加熱手段２２で分解槽１内を加熱することによって、検出される温度と圧力に基づいて加熱手段２２を制御して最適温度での加熱をおこなうことができる。
【００２０】
分解槽１には、分解槽１内に投入されるプラスチック成形品と流体とを混合する攪拌手段２５が設けてある。本実施形態において分解するプラスチック成形品としては、特に制限されるものではないが、不飽和ポリエステル樹脂成形品等の熱硬化性樹脂成形品を用いることができる。そしてプラスチック成形品は分解反応がし易くなるように粉砕して粉粒状にし、水等の流体と共に分解槽１に投入するが、プラスチック成形品は通常疎水性であるため水等の流体と馴染みにくく、しかも粉砕したプラスチック成形品の粉粒体は空気を噛んでいるために液面に浮き易い。このようにプラスチック成形品と流体との混合が不十分であると、プラスチック成形品の分解の効率が悪くなる。
【００２１】
このために本実施形態では、プラスチック成形品と流体との混合を十分なものとするために、攪拌装置２７を備えた前処理槽２６が原料供給配管２８を介して分解槽１に接続されている。そしてプラスチック成形品の粉粒体と水等の流体とを前処理槽２６に投入し、攪拌装置２７で十分に攪拌して流体中にプラスチック成形品を混合して、流体中にプラスチック成形品が馴染んだスラリー状にした後、液送ポンプ２９で原料供給配管２８を通してプラスチック成形品と流体のスラリーを分解槽１に供給するようにしており、プラスチック成形品の分解が効率良くおこなわれるようにしている。
【００２２】
また、分解槽１に供給されたプラスチック成形品の粉粒体が流体中を分解槽１下部に沈降して分解反応が受け難くなることを防止したり、また加熱時にプラスチック成形品の粉粒体が分解槽１内面に固着したりすることを防止するなど、プラスチック成形品の粉粒体の流体に対する攪拌混合性を高めて流体との反応効率を向上させるために、プラスチック成形品は粒径が２〜２０ｍｍ程度、好ましくは最大粒子径が５ｍｍ以下になるように粉砕して使用するのが好ましい。プラスチックの最大粒子径は小さいほど望ましいものであり、粉砕可能であればいくら小さくてもよい。
【００２３】
プラスチック成形品を分解して回収するにあたっては、まずプラスチック成形品と水等の流体とを前処理槽２６に投入して十分に攪拌し、分解槽１に供給する。このようにプラスチック成形品と流体とを分解槽１に供給した後、分解槽１を密閉状態にし、プラスチック成形品と流体を攪拌手段２５で攪拌しながら加熱手段２２で加熱する。
【００２４】
そして、温度検出器２３で分解槽１内の温度を、圧力検出手段２４で分解槽１内の圧力を、それぞれ検出しながら加熱手段２２による加熱をおこない、検出された温度と圧力に応じて加熱を制御することによって、分解槽１内の流体が超臨界状態又は亜臨界状態になる温度・圧力を維持し、この超臨界状態又は亜臨界状態の流体を反応触媒としてプラスチック成形品を分解することができるものである。例えばプラスチック成形品として不飽和ポリエステル樹脂成形品を、流体として水を用いる場合、プラスチック成形品濃度１０〜１５ｗｔ％、分解温度１８０〜２５０℃、圧力１．０〜４．０ＭＰａに調整し、水を超臨界状態又は亜臨界状態に維持して１〜４時間反応させることによって、不飽和ポリエステル樹脂をエステル交換反応させ、スチレンマレイン酸共重合体や多価アルコール等のモノマーに加水分解することができる。
【００２５】
所定の分解時間経過後、排出用開閉弁５及び流量調整開閉弁３を操作することにより、排出配管２から分解液４０を排出する。分解槽１内圧は大気圧以上であるため、排出用開閉弁５及び流量調整開閉弁３を開くだけで分解液４０は分解槽１から排出される。高温高圧状態で排出された分解液４０は、冷却器２０によりその液体の常圧での飽和温度（水では１００℃）以下まで冷却され、回収槽１９に貯留される。
【００２６】
本実施形態では、流量調整開閉弁３の詰まり防止手段４として、予め設定した時間毎に流量調整開閉弁３の開度を調整する流量制御手段６が設けられている。この流量制御手段６は、例えば、タイマー等で所定の周期で流量調整開閉弁３の開度を調整できるようになっており、流量調整開閉弁３の開度に応じて分解液４０の排出流量を調整できるようになっている。また、排出用開閉弁５の開閉もできるようになっており、流量調整開閉弁３及び排出用開閉弁５と電気的に接続されている。
【００２７】
さらに、本実施形態では、流量調整開閉弁３に咬み込む原因となるような大きい異物を除去するためのフィルター３０が流量調整開閉弁３の上流側に設けられている。このフィルター３０で大きい異物が回収されることにより、流量制御手段６によって流量調整開閉弁３の開度を大きく開いた際に異物の存在によって分解液４０が流れなくなるような状態を防ぐことができる。
【００２８】
図２は、流量調整開閉弁３の開閉パターンの一例と、これに対応する排出配管２における分解液４０の排出流量の推移を示した図である。図２の流量調整開閉弁３の開閉パターンは、流量調整開閉弁３を所定の開度Ａに保持する時間的な区間Ｔ０と、開度Ａよりもさらに大きく開いた開度Ｂの状態で保持する時間的な区間Ｔ１の開動作を交互に繰り返すようにしている。図２の分解液４０の排出流量は、各区間Ｔ０の区間当初は流量調整開閉弁３の開度Ａに応じた略一定の流量で推移しているが、区間の途中からは分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞によって徐々に流量が低下している。各区間Ｔ１では、流量調整開閉弁３の開度を大きく開いたことに伴い分解液４０の流量が増大する。これによって流量調整開閉弁３の閉塞物（分解液中の固形分）が除去される。そして開度Ａに戻した区間Ｔ０の区間当初では、再び開度Ａに応じた流量で推移することになる。
【００２９】
ここで流量調整開閉弁３の開度Ａは、冷却器２０で分解液４０を冷却する最適な流量（基準排出流量）とするための開度であり、従来の分解装置で設定されてきた開度である。図２の排出流量の破線ａは冷却器２０で分解液４０の冷却が可能な設計上の最大流量を示し、これを超える流量の分解液は冷却器２０で十分に冷却することができない。破線ｂは分解液４０を効率よく回収するための排出流量の下限値を示し、これを下回る流量になった場合には分解液４０の排出に時間がかかり、生産性が著しく低下してしまう。本実施形態では、流量調整開閉弁３を開度Ａの状態で試運転等をおこない分解液４０の排出流量が下限値になる時間を区間Ｔ０として予め求めておくとともに、上限値になる流量調整開閉弁３の開度Ｂ、さらに開度Ｂの状態を保持する時間を区間Ｔ１として予め求めておき、排出完了時間とともに流量制御手段６に登録しておく。そして、分解が終了し、分解槽１の分解物を排出する際には、流量制御手段６により排出用開閉弁５を開け、次いで流量調整開閉弁３を所定の開度にして上記開動作を繰り返すようにし、分解液４０を排出する。排出完了後は、排出用開閉弁５及び流量調整開閉弁３を閉止して終了する。なお、本実施形態では、上記開動作において流量調整開閉弁３を急開しているが、徐々に流量調整開閉弁３を開けるようにしてもよい。流量調整開閉弁３を急開すると分解液４０の排出流量が急激に増大し、これによって、分解槽１内の分解液４０の液面が急激に低下して分解槽１内の液相と気相の飽和状態が崩れて突沸が生じ、分解槽１に原料を供給するための原料供給配管２８等に分解液４０中の固形分が進入して配管閉塞等を引き起こす場合があるからである。
【００３０】
このように本実施形態では、流量調整開閉弁３を所定の周期で一時的に開度を大きくし、分解液４０を大流量にして流量調整開閉弁３の閉塞物を流すことができ、流量調整開閉弁３の閉塞を防止することができる。したがって、分解液４０の排出の全期間中、分解液４０の排出流量が下限値ｂを下回ることがないため、分解槽１から分解液４０を効率的に取り出して回収することができる。
＜実施形態２＞
図３は、本発明に係る分解装置の別の一実施形態を示した概要構成図である。なお、図１に示した部分と同一の部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
本実施形態は上記実施形態１と同様、流量制御手段６で流量調整開閉弁３の開度を調整し、分解液４０の排出流量を調整するものであるが、実施形態１では予め設定した時間毎に流量調整開閉弁３の開度を調整していたのに対し、本実施形態では流量検出手段２１によって検出した分解液４０の排出流量に応じて流量調整開閉弁３の開度を調整しており、図３に示すように、流量調整開閉弁３、排出用開閉弁５及び流量検出手段２１と電気的に接続されている。
【００３２】
図４は、流量調整開閉弁３の開閉パターンの一例と、これに対応する排出配管２における分解液４０の排出流量の推移を示した図である。図４の流量調整開閉弁３の開閉パターンは、流量調整開閉弁３を所定の開度Ａに保持する時間的な区間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６・・・と、開度Ａよりもさらに大きく開いた開度Ｃの状態で保持する時間的な区間Ｔ２の開動作を交互に繰り返すようにしている。図４の分解液４０の排出流量は、区間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６・・・の各区間中、流量調整開閉弁３の開度Ａに応じた略一定の流量で推移している。区間Ｔ２では、流量調整開閉弁３を開度が大きく開いたことに伴い分解液４０の流量が増大するが、開度Ａに戻す（区間Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６・・・）ことで、再び開度Ａに応じた流量で推移することになる。ここで流量調整開閉弁３の開度Ａは、上記実施形態１と同様、冷却器で分解液を冷却する最適な流量（基準排出流量）とするための開度であり、従来の分解装置で設定されてきた開度である。開度Ｃは、上記実施形態１において設定した開度Ｂよりも開度が小さく設定される。
【００３３】
本実施形態における流量調整開閉弁３の開閉パターンは、上述したように、分解液４０の排出流量に応じて流量調整開閉弁３の開度を調整することによって実現される。すなわち、本実施形態では、流量検出手段２１にて分解液４０の流量を検出し、その流量が基準排出流量を下回ったとき、つまり分解液４０中の固形分によって流量調整開閉弁３が閉塞し始めたときに、流量調整開閉弁３を開いて開度Ｃの状態で所定期間保持するようにしている。したがって、各区間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６・・・は流量調整開閉弁３を開度Ａの状態で保持し、そのときの流量が基準排出流量を下回るまでの時間であり、各区間の時間は異なっていてもよい。流量調整開閉弁３の開度Ｃ及び区間Ｔ２は試運転等により予め求めておき、排出完了時間とともに流量制御手段６に登録しておく。そして、分解が終了し、分解槽１の分解物を排出する際には、流量制御手段６により排出用開閉弁５を開け、次いで流量調整開閉弁３を所定の開度にして上記開動作を繰り返すようにし、分解液４０を排出する。排出完了後は、排出用開閉弁５及び流量調整開閉弁３を閉止して終了する。なお、本実施形態では、上記開動作において流量調整開閉弁３を急開しているが、徐々に流量調整開閉弁３を開けるようにしてもよい。流量調整開閉弁３を急開すると分解液４０の排出流量が急激に増大し、これによって、分解槽１内の分解液４０の液面が急激に低下して分解槽１内の液相と気相の飽和状態が崩れて突沸が生じ、分解槽１に原料を供給するための原料供給配管２８等に分解液４０中の固形分が進入して配管閉塞等を引き起こす場合があるからである。
【００３４】
本実施形態では、上記実施形態１のときよりも流量調整開閉弁３の閉塞度合いが小さい段階で流量調整開閉弁３を開けるため、流量調整開閉弁３の閉塞物を流すためには開度Ｂに応じた流量までは必要ではなく、それよりも小さい流量で十分である。結果として、分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞に伴う流量の減少と、流量調整開閉弁３の開度を大きくしたことによる分解液４０の排出流量の増大を小さくすることができ、分解槽１から分解液４０を効率的に取り出して回収することができる。
＜実施形態３＞
図５は、本発明に係る分解装置の別の一実施形態を示した概要構成図である。なお、図１に示した部分と同一の部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
本実施形態では、詰まり防止手段４が、分解液４０中の固形分を沈降させるための分解液４０の貯留部７１を備えた固形分分離手段７で構成されており、流量調整開閉弁３の入口側に設けられている。この固形分分離手段７における貯留部７１は円筒形状であり、その口径は排出配管２の口径よりも大きなものとし、排出配管２から導入される分解液４０の流速を貯留部７１内で低下させている。貯留部７１に分解液４０を導入する排出配管２は貯留部７１の上方から挿通され、その先端が貯留部７１の下方に位置するように接続されており、分解液４０を排出する排出配管２は貯留部７１の上方の位置に接続されている。したがって、貯留部７１の下方に導入された分解液４０は貯留部７１の上方に向かう流れとなって流れることになる。
【００３６】
ここで、貯留部７１の口径は、貯留部７１における分解液４０の流速が同貯留部７１での分解液４０中の大型固形分（流量調整開閉弁３を詰まらせるような大きな固形分）の沈降速度よりも小さくなるような大口径のものに設定される。これによって、分解液４０が導入された貯留部７１内では、分解液４０の流速よりも分解液４０中の大型固形分の沈降速度が勝ることになり、大型固形分が貯留部７１の下方に溜まる。このため、貯留部７１の下方の分解液４０は固形分濃度が高く、貯留部７１の上方の分解液４０は大型固形分がほとんど含まない状態になっている。そして、図５に示すように、貯留部７１の上方に接続された排出配管２にて分解液４０を排出させることにより、大型固形分をほとんど含まない分解液４０を流量調整開閉弁３に通すことができるため、本実施形態では分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞が生じない。
【００３７】
なお、貯留部７１の底部は中心に向かって下り傾斜を有しており、沈降した固形分が底部の略中央部に溜まるようになっている。貯留部７１の底部の略中央には開閉弁８１を備えた配管８が接続されており、開閉弁８１を開けることによって貯留部７１の下方の固形分濃度の高い分解液４０を取り出すことができる。したがって、本実施形態では分解液４０中の固形分を効果的に分離することができる。さらに、流量調整開閉弁３の閉塞に対する制御が不要であるため、簡易な運転が可能である。
＜実施形態４＞
図６は、固形分分離手段７の別の実施形態を示している。この実施形態の固形分分離手段７も、図５の分解装置における固形分分離手段７と同様、貯留部７１は円筒形状であり、その底部は中心に向かって下り傾斜を有している。この実施形態では、貯留部７１に分解液４０を導入する排出配管２の先端が貯留部７１下方に接続され、分解液４０を排出する排出配管２が貯留部７１の頂部の略中央に接続されている。この実施形態における固形分分離手段も図５の分解装置における固形分分離手段７と同様の効果を奏するものである。
＜実施形態５＞
図７は、本発明に係る分解装置の別の一実施形態を示した概要構成図である。なお、図１に示した部分と同一の部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
本実施形態は、詰まり防止手段４が、流量調整開閉弁３が設けられた排出配管２に流体を分解槽１側に向けて供給する手段で構成され、図７に示すように、第１配管９及び第２配管１０がそれぞれ排出配管２に接続され、分解液４０が分解槽１側に向けて流れる流路が形成されているものである。
【００３９】
より具体的に説明すると、図７に示すように、排出配管２には流量調整開閉弁３を介してその前後に分解液４０の流路を切替えるための第１切替弁１１と第２切替弁１２が設けられている。第１配管９には第３切替弁１３が設けられ、その配管の一端が第１切替弁１１の分解槽１側の位置で排出配管２と接続され、他端は流量調整開閉弁３と第２切替弁１２の間の位置で接続されている。第２配管１０には第４切替弁１４が設けられ、その配管の一端が第１切替弁１１と流量調整開閉弁３との間の位置で排出配管２と接続され、他端が第２切替弁１２の回収槽１９側の位置で接続されている。ここで、第１切替弁１１、第２切替弁１２、第３切替弁１３、第４切替弁１４はそれぞれ電磁弁等で形成され、流量検出手段２１とともに図示しない制御手段と電気的に接続されている。
【００４０】
次に上記流路による分解液の流れ方向の変更操作について説明する。
【００４１】
所定の分解時間経過後、上記実施形態１のように、排出用開閉弁５及び流量調整開閉弁３を操作して排出配管２から分解液４０を排出する。このとき本実施形態では、図７（ａ）に示すように、第１切替弁１１及び第２切替弁１２を開け、第３切替弁１３及び第４切替弁１４を閉じることによって、分解液４０が流量調整開閉弁３に対して分解槽１側から回収槽１９側に流れる流路を形成して分解液４０を排出している。
【００４２】
所定時間経過後、分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞に伴う分解液４０の排出流量の減少を流量検出手段２１で検出したときには、図７（ｂ）に示すように、制御手段により第３切替弁１３及び第４切替弁１４を開け第１切替弁１１及び第２切替弁１２を閉じ、分解液４０が流量調整開閉弁３に対して回収槽１９側から分解槽１側に流れる流路を形成するようにして分解液４０の流路を変更する。この流路変更により、流量調整開閉弁３に対して分解槽１側から回収槽１９側に流れていた分解液４０の流れ方向が、流量調整開閉弁３に対して回収槽１９側から分解槽１側への流れ方向に変わる。流量調整開閉弁３の閉塞物は、分解槽１側から回収槽１９側への分解液４０の流れで加圧されていたが、流路変更に伴い分解液４０の流れ方向が流量調整開閉弁３に対して逆方向に切り替わり、流量調整開閉弁３の閉塞物は逆側から加圧されることになるため、閉塞物は容易に取り除かれる。取り除かれた閉塞物は分解液４０とともに回収槽１９に排出される。
【００４３】
流路変更して所定時間経過後、分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞に伴う分解液４０の排出流量の減少を流量検出手段２１で検出したときには、再度、制御手段により図７（ａ）に示すように、分解液４０が流量調整開閉弁３に対して分解槽１側から回収槽１９側に流れる流路に切り替えて流量調整開閉弁３の閉塞物を取り除くようにする。このような流路の切り替え操作は、分解液４０の排出が終了するまで行うようにする。したがって、本実施形態では、分解液４０の排出の全期間中、流量調整開閉弁３の閉塞を効果的に防止でき、分解液４０の排出流量を低下させることなく効率的に取り出して回収することができる。
【００４４】
なお、この実施形態では、詰まり防止手段４が冷却器２０の入口側に設けられているが、詰まり防止手段４を冷却器２０の出口側に設けるようにしてもよいし、詰まり防止手段４に冷却器２０を介在させるようにしてもよい。
＜実施形態６＞
図８は、詰まり防止手段４が、流量調整開閉弁３が設けられた排出配管２に流体を分解槽１側に向けて供給する手段で構成される別の実施形態を示したものであり、洗浄水供給管１５及び洗浄水排出管１６がそれぞれ排出配管２に接続され、洗浄水が分解槽１側に向けて流れる流路が形成されている。
なお、図１及び図６に示した部分と同一の部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４５】
本実施形態では、洗浄水供給管１５には供給弁１７が設けられており、洗浄水供給管１５の一端が流量調整開閉弁３と第２切替弁１２の間の位置で排出配管２と接続され、供給弁１７を開けることにより他端から洗浄水が供給されるようになっている。また、洗浄水排出管１６には排出弁１８が設けられており、洗浄水排出管１６の一端が第１切替弁１１と流量調整開閉弁３との間の位置で排出配管２と接続され、排出弁１８を開けることにより洗浄水が外部に排出されるようになっている。ここで、供給弁１７と排出弁１８は、第１切替弁１１と第２切替弁１２と同様、それぞれ電磁弁等で形成され、流量検出手段２１とともに図示しない制御手段と電気的に接続されている。
【００４６】
次に上記流路による洗浄水の供給操作について説明する。
【００４７】
所定の分解時間経過後、排出用開閉弁５、流量調整開閉弁３、第１切替弁１１、第２切替弁１２を操作して排出配管２から分解液４０を回収槽１９に排出する（図８（ａ））。所定時間経過後、分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞に伴う分解液４０の排出流量の減少を流量検出手段２１で検出したときには、図８（ｂ）に示すように、制御手段により第１切替弁１１及び第２切替弁１２を閉じ、供給弁１７及び排出弁１８を開け、所定時間、洗浄水が流量調整開閉弁３に対して回収槽１９側から分解槽１側に流れる流路を形成する。これによって、分解槽１側から回収槽１９側への分解液４０の流れで加圧されていた流量調整開閉弁３の閉塞物が、洗浄水によって逆側から加圧されることになるため、閉塞物は容易に取り除かれる。取り除かれた閉塞物は洗浄水とともに外部に排出され、詰まりのリスクがより一層軽減される。所定時間経過した後は、再度、制御手段により図８（ａ）に示すように、分解液４０が流量調整開閉弁３に対して分解槽１側から回収槽１９側に流れる流路に切り替えて、分解液４０を回収槽１９に排出するようにする。このような流路の切り替え操作は、分解液４０の排出が終了するまで行うようにする。したがって、本実施形態においても、分解液４０の排出の全期間中、流量調整開閉弁３の閉塞を効果的に防止でき、効率的に分解液４０を取り出して回収することができる。
【００４８】
なお、この実施形態では、詰まり防止手段４が冷却器２０の入口側に設けられているが、詰まり防止手段４を冷却器２０の出口側に設けるようにしてもよいし、詰まり防止手段４に冷却器２０を介在させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 分解槽
２ 排出配管
３ 流量調整開閉弁
４ 詰まり防止手段
５ 排出用開閉弁
６ 流量制御手段
７ 固形分分離手段
７１ 貯留部
８ 配管
８１ 開閉弁
９ 第１配管
１０ 第２配管
１１ 第１切替弁
１２ 第２切替弁
１３ 第３切替弁
１４ 第４切替弁
１５ 洗浄水供給管
１６ 洗浄水排出管
１７ 供給弁
１８ 排出弁
２１ 流量検出手段
４０ 分解液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物プラスチック等を超臨界又は亜臨界の状態で反応させて水熱分解する分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、有害物を無害化分解することや、食品廃棄物等を分解して再資源化することや、プラスチック廃棄物を分解して有機酸、アルコール等のプラスチックの合成原料やＦＲＰ（繊維強化プラスチック）中の補強繊維等を回収して再利用できるようにするために、超臨界又は亜臨界状態の水熱反応によって分解する方法（例えば、特許文献１参照）や様々な装置の構成が提案されている。
【０００３】
しかしながら、超臨界又は亜臨界の状態でのプラスチックの分解においては、ＦＲＰからのガラス繊維や炭素繊維等の補強繊維の回収を伴う場合をはじめ、破砕した粒状のプラスチックを含む被処理混合液は固液混合のスラリー状となるため、連続的に分解槽内に原料を供給し、連続的に分解槽内から分解液を取り出すことは、必ずしも容易ではないという問題がある。その理由は、第１には、スラリー液を高温高圧で送液するポンプが高価であり、固形物による部品の磨耗等の耐久性に問題が生じやすいことであり、第２には、反応性を確保しつつ、分解槽に残留した未反応固形物の全量排出が困難であることによる。特にプラスチックがＦＲＰの場合、比重の重いガラス繊維や炭酸カルシウム等の無機物成分が未反応のまま残り、沈降性の高いこれらの成分を伴う分解液の排出は難しい。
【０００４】
したがって、このような場合には、回分式の分解装置が採用される。回分式の分解装置はバッチ処理であり、投入した原料は１バッチの反応後そのまま全量抜き出される操作となる。反応生成物を含む分解液を分解槽から取り出すにあたっては、分解槽内は液体を超臨界又は亜臨界状態にしているために高温・高圧の状態にあることから、分解槽内を常温にまで冷却する必要がある。また、分解液を取り出すために分解槽内を常圧にまで減圧する必要がある。
【０００５】
しかしながら、常温常圧まで分解液を冷却するには長時間必要であり、１バッチの処理時間を長引かせる主要因となっていた。そこで、従来、分解槽内の圧力が常圧まで下がるのを待たずに、分解液液温１００℃以上の高温高圧状態で分解液を分解槽に接続された排出配管から排出させ、次いで冷却器にて冷却して取り出していた。この場合、冷却器に所定流量の分解液を流すために流量調整開閉弁を排出配管に配設する必要があるが、この流量調整開閉弁に分解液中の固形分が進入して閉塞を引き起こすおそれがあるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００４／０４１９１７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のとおりの背景から、従来の問題点を解消し、超臨界又は亜臨界状態でのプラスチック成形品等の分解において、流量調整開閉弁の閉塞を防止し、分解槽から分解液を効率的に取り出して回収することのできる、新しい分解装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の分解装置は、超臨界又は亜臨界の状態において被分解物を水熱分解する分解槽と、この分解槽内から取り出された高温高圧状態の分解液を冷却する冷却器と、前記分解槽内から前記分解液を取り出す、前記分解槽と前記冷却器とを接続する排出配管と、を備え、前記排出配管は、前記分解液の排出流量を調整する流量調整開閉弁と、分解液中の固形分による流量調整開閉弁の閉塞を防止する詰まり防止手段とを有し、前記詰まり防止手段は、前記分解液の排出流量を検出する流量検出手段と、この流量検出手段で検出した流量に応じて前記流量調整開閉弁の開度を調整し前記分解液の排出流量を調整する流量制御手段とで構成されており、前記流量調整開閉弁の開度が所定の開度に開いている状態を開度Ａとしこの開度Ａよりも大きく開いている状態を開度Ｂとすると、前記流量制御手段は、前記流量調整開閉弁の開度を開度Ａの状態で保持する開動作と、前記流量調整開閉弁の開度が開度Ａの状態で保持されている状態において基準排出流量を下回る流量を前記流量検出手段で検出したときには前記流量調整開閉弁の開度を開度Ｂの状態で所定の時間保持する開動作とを交互に繰り返すことを特徴とする。
【０００９】
この分解装置においては、前記流量制御手段では、前記流量調整開閉弁の開度を開度Ｂの状態としたときの前記排出配管からの前記分解液の排出流量が前記冷却器での前記分解液の冷却が可能な設計上の最大流量未満とされていることが好ましい。
【００１０】
また、この分解装置においては、前記排出配管には、前記流量調整開閉弁の上流側にフィルターが設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、流量調整開閉弁の閉塞を防止し、分解槽から分解液を効率的に取り出して回収することができる。
【００１２】
また、流量調整開閉弁の閉塞による分解液の流量の低下を効果的に抑えることができるため、分解液を効率よく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の分解装置の概要構成図である。
【図２】実施形態１における流量調整開閉弁の開閉パターンの一例と、これに対応する排出配管における分解液の排出流量の推移を示した図である。
【図３】実施形態２の分解装置の概要構成図である。
【図４】実施形態２における流量調整開閉弁の開閉パターンの一例と、これに対応する排出配管における分解液の排出流量の推移を示した図である。
【図５】実施形態３の分解装置の概要構成図である。
【図６】固形分分離手段の別の実施形態（実施形態４）を示した図である。
【図７】実施形態５の分解装置の概要構成図である。
【図８】実施形態６の分解装置の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の分解装置は、超臨界又は亜臨界の状態でＦＲＰ等の被分解物を水熱分解する分解槽に高温高圧状態の分解液を取り出す排出配管が接続されており、排出配管には分解液の排出流量を調整する流量調整開閉弁が設けられ、さらに分解液中の固形分による流量調整開閉弁の閉塞を防止する詰まり防止手段が設けられている。ここで「高温高圧状態」とは、反応液の沸点よりも高い温度またはその近傍の温度で、かつ常圧よりも高い圧力にある状態をいう。
【００１５】
この分解装置でＦＲＰを水熱分解する場合、分解効率向上及び分解液の排出性向上を図るため、まず、前処理としてＦＲＰを粒径２〜２０ｍｍ程度に粉砕する。次いで、粉砕ＦＲＰ及び流体を分解槽に投入し、粉砕ＦＲＰの樹脂分が超臨界又は亜臨界の状態の流体で分解された後、分解液として分解槽から排出配管より排出する。分解液の排出に際しては、流量調整開閉弁で分解液の流量を調整しつつ排出している。分解液にはＦＲＰ中のガラス繊維や炭酸カルシウム等の無機物がそのまま固形分として含まれている。分解液中の無機物は細かい繊維状であり、分解液の排出時に流量調整開閉弁に一旦詰まり出すと折り重なって閉塞を助長する性状を有しているが、本発明では、上記詰まり防止手段によって分解液中の固形分による流量調整開閉弁の閉塞を防止しているため、分解槽から分解液を効率的に取り出して回収することができる。
【００１６】
本発明の分解装置は、上記のとおりの特徴を有するものであって、プラスチック成形品の分解による有機酸、アルコール等のプラスチック原料の回収、ＦＲＰ中の補強繊維等の無機物の回収、ダイオキシン、ＰＣＢ等の有機物の分解、木質材の分解によるリグニン、エタノールの回収、魚類、肉類等の食品タンパク質廃棄物の分解による有機酸、アミノ酸、アルコール等の回収等のために適用され、顕著な効果を奏することになる。
【００１７】
以下に本発明の分解装置の実施形態について説明する。もちろん、本発明は以下の実施形態によって限定されるものではない。
＜実施形態１＞
図１は、本発明に係る分解装置の一実施形態を示した概要構成図である。
【００１８】
この実施形態の分解装置は、超臨界状態又は亜臨界状態の流体で被分解物としてのプラスチック成形品を水熱分解する分解槽１が円筒形で耐圧製に形成されている。分解槽１の底部には排出配管２の一端が接続され、他端は分解液４０の回収槽１９に接続されており、排出配管２には排出用開閉弁５が設けられている。ここで、分解槽１内の高温高圧状態の分解液４０（被分解物を水熱分解した後の分解物を含む流体）は排出用開閉弁５を開くことによって排出され、排出配管２を通じて回収槽１９に回収される。排出配管２の途中には分解液４０を冷却するための円筒多管式熱交換器等の冷却器２０が設けられており、この冷却器２０によって分解液４０が冷却され、冷却した分解液４０が回収槽１９に蓄えられるようになっている。また、排出配管２には分解液４０の流量を調整するための流量調整開閉弁３が、排出用開閉弁５よりも下流側に位置する冷却器２０の入口側に設けられている。この流量調整開閉弁３は、電磁弁等で形成されて連続的に開度を調整できるようになっており、開度に応じて分解液４０の流量の調整ができるようになっている。流量調整開閉弁３は冷却器２０の出口側に設けてもよいが、この場合冷却器２０を耐圧製の圧力容器にする必要がある。さらに排出配管２には、分解液４０の流量を検出する流量検出手段２１が排出用開閉弁５と流量調整開閉弁３との間の位置に設けられている。
【００１９】
分解槽１の外周にはヒーターや熱媒ジャケット等で形成される加熱手段２２が設けてあり、温度センサー等で形成される温度検出器２３が分解槽１内に差し込んで設けてある。また、分解槽１の上部には分解槽１の上部内の圧力を測定する圧力ゲージなどで形成される圧力検出手段２４が設けてある。この温度検出器２３及び圧力検出手段２４で分解槽１内の温度、圧力をそれぞれ検出しながら、加熱手段２２で分解槽１内を加熱することによって、検出される温度と圧力に基づいて加熱手段２２を制御して最適温度での加熱をおこなうことができる。
【００２０】
分解槽１には、分解槽１内に投入されるプラスチック成形品と流体とを混合する攪拌手段２５が設けてある。本実施形態において分解するプラスチック成形品としては、特に制限されるものではないが、不飽和ポリエステル樹脂成形品等の熱硬化性樹脂成形品を用いることができる。そしてプラスチック成形品は分解反応がし易くなるように粉砕して粉粒状にし、水等の流体と共に分解槽１に投入するが、プラスチック成形品は通常疎水性であるため水等の流体と馴染みにくく、しかも粉砕したプラスチック成形品の粉粒体は空気を噛んでいるために液面に浮き易い。このようにプラスチック成形品と流体との混合が不十分であると、プラスチック成形品の分解の効率が悪くなる。
【００２１】
このために本実施形態では、プラスチック成形品と流体との混合を十分なものとするために、攪拌装置２７を備えた前処理槽２６が原料供給配管２８を介して分解槽１に接続されている。そしてプラスチック成形品の粉粒体と水等の流体とを前処理槽２６に投入し、攪拌装置２７で十分に攪拌して流体中にプラスチック成形品を混合して、流体中にプラスチック成形品が馴染んだスラリー状にした後、液送ポンプ２９で原料供給配管２８を通してプラスチック成形品と流体のスラリーを分解槽１に供給するようにしており、プラスチック成形品の分解が効率良くおこなわれるようにしている。
【００２２】
また、分解槽１に供給されたプラスチック成形品の粉粒体が流体中を分解槽１下部に沈降して分解反応が受け難くなることを防止したり、また加熱時にプラスチック成形品の粉粒体が分解槽１内面に固着したりすることを防止するなど、プラスチック成形品の粉粒体の流体に対する攪拌混合性を高めて流体との反応効率を向上させるために、プラスチック成形品は粒径が２〜２０ｍｍ程度、好ましくは最大粒子径が５ｍｍ以下になるように粉砕して使用するのが好ましい。プラスチックの最大粒子径は小さいほど望ましいものであり、粉砕可能であればいくら小さくてもよい。
【００２３】
プラスチック成形品を分解して回収するにあたっては、まずプラスチック成形品と水等の流体とを前処理槽２６に投入して十分に攪拌し、分解槽１に供給する。このようにプラスチック成形品と流体とを分解槽１に供給した後、分解槽１を密閉状態にし、プラスチック成形品と流体を攪拌手段２５で攪拌しながら加熱手段２２で加熱する。
【００２４】
そして、温度検出器２３で分解槽１内の温度を、圧力検出手段２４で分解槽１内の圧力を、それぞれ検出しながら加熱手段２２による加熱をおこない、検出された温度と圧力に応じて加熱を制御することによって、分解槽１内の流体が超臨界状態又は亜臨界状態になる温度・圧力を維持し、この超臨界状態又は亜臨界状態の流体を反応触媒としてプラスチック成形品を分解することができるものである。例えばプラスチック成形品として不飽和ポリエステル樹脂成形品を、流体として水を用いる場合、プラスチック成形品濃度１０〜１５ｗｔ％、分解温度１８０〜２５０℃、圧力１．０〜４．０ＭＰａに調整し、水を超臨界状態又は亜臨界状態に維持して１〜４時間反応させることによって、不飽和ポリエステル樹脂をエステル交換反応させ、スチレンマレイン酸共重合体や多価アルコール等のモノマーに加水分解することができる。
【００２５】
所定の分解時間経過後、排出用開閉弁５及び流量調整開閉弁３を操作することにより、排出配管２から分解液４０を排出する。分解槽１内圧は大気圧以上であるため、排出用開閉弁５及び流量調整開閉弁３を開くだけで分解液４０は分解槽１から排出される。高温高圧状態で排出された分解液４０は、冷却器２０によりその液体の常圧での飽和温度（水では１００℃）以下まで冷却され、回収槽１９に貯留される。
【００２６】
本実施形態では、流量調整開閉弁３の詰まり防止手段４として、予め設定した時間毎に流量調整開閉弁３の開度を調整する流量制御手段６が設けられている。この流量制御手段６は、例えば、タイマー等で所定の周期で流量調整開閉弁３の開度を調整できるようになっており、流量調整開閉弁３の開度に応じて分解液４０の排出流量を調整できるようになっている。また、排出用開閉弁５の開閉もできるようになっており、流量調整開閉弁３及び排出用開閉弁５と電気的に接続されている。
【００２７】
さらに、本実施形態では、流量調整開閉弁３に咬み込む原因となるような大きい異物を除去するためのフィルター３０が流量調整開閉弁３の上流側に設けられている。このフィルター３０で大きい異物が回収されることにより、流量制御手段６によって流量調整開閉弁３の開度を大きく開いた際に異物の存在によって分解液４０が流れなくなるような状態を防ぐことができる。
【００２８】
図２は、流量調整開閉弁３の開閉パターンの一例と、これに対応する排出配管２における分解液４０の排出流量の推移を示した図である。図２の流量調整開閉弁３の開閉パターンは、流量調整開閉弁３を所定の開度Ａに保持する時間的な区間Ｔ０と、開度Ａよりもさらに大きく開いた開度Ｂの状態で保持する時間的な区間Ｔ１の開動作を交互に繰り返すようにしている。図２の分解液４０の排出流量は、各区間Ｔ０の区間当初は流量調整開閉弁３の開度Ａに応じた略一定の流量で推移しているが、区間の途中からは分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞によって徐々に流量が低下している。各区間Ｔ１では、流量調整開閉弁３の開度を大きく開いたことに伴い分解液４０の流量が増大する。これによって流量調整開閉弁３の閉塞物（分解液中の固形分）が除去される。そして開度Ａに戻した区間Ｔ０の区間当初では、再び開度Ａに応じた流量で推移することになる。
【００２９】
ここで流量調整開閉弁３の開度Ａは、冷却器２０で分解液４０を冷却する最適な流量（基準排出流量）とするための開度であり、従来の分解装置で設定されてきた開度である。図２の排出流量の破線ａは冷却器２０で分解液４０の冷却が可能な設計上の最大流量を示し、これを超える流量の分解液は冷却器２０で十分に冷却することができない。破線ｂは分解液４０を効率よく回収するための排出流量の下限値を示し、これを下回る流量になった場合には分解液４０の排出に時間がかかり、生産性が著しく低下してしまう。本実施形態では、流量調整開閉弁３を開度Ａの状態で試運転等をおこない分解液４０の排出流量が下限値になる時間を区間Ｔ０として予め求めておくとともに、上限値になる流量調整開閉弁３の開度Ｂ、さらに開度Ｂの状態を保持する時間を区間Ｔ１として予め求めておき、排出完了時間とともに流量制御手段６に登録しておく。そして、分解が終了し、分解槽１の分解物を排出する際には、流量制御手段６により排出用開閉弁５を開け、次いで流量調整開閉弁３を所定の開度にして上記開動作を繰り返すようにし、分解液４０を排出する。排出完了後は、排出用開閉弁５及び流量調整開閉弁３を閉止して終了する。なお、本実施形態では、上記開動作において流量調整開閉弁３を急開しているが、徐々に流量調整開閉弁３を開けるようにしてもよい。流量調整開閉弁３を急開すると分解液４０の排出流量が急激に増大し、これによって、分解槽１内の分解液４０の液面が急激に低下して分解槽１内の液相と気相の飽和状態が崩れて突沸が生じ、分解槽１に原料を供給するための原料供給配管２８等に分解液４０中の固形分が進入して配管閉塞等を引き起こす場合があるからである。
【００３０】
このように本実施形態では、流量調整開閉弁３を所定の周期で一時的に開度を大きくし、分解液４０を大流量にして流量調整開閉弁３の閉塞物を流すことができ、流量調整開閉弁３の閉塞を防止することができる。したがって、分解液４０の排出の全期間中、分解液４０の排出流量が下限値ｂを下回ることがないため、分解槽１から分解液４０を効率的に取り出して回収することができる。
＜実施形態２＞
図３は、本発明に係る分解装置の別の一実施形態を示した概要構成図である。なお、図１に示した部分と同一の部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
本実施形態は上記実施形態１と同様、流量制御手段６で流量調整開閉弁３の開度を調整し、分解液４０の排出流量を調整するものであるが、実施形態１では予め設定した時間毎に流量調整開閉弁３の開度を調整していたのに対し、本実施形態では流量検出手段２１によって検出した分解液４０の排出流量に応じて流量調整開閉弁３の開度を調整しており、図３に示すように、流量調整開閉弁３、排出用開閉弁５及び流量検出手段２１と電気的に接続されている。
【００３２】
図４は、流量調整開閉弁３の開閉パターンの一例と、これに対応する排出配管２における分解液４０の排出流量の推移を示した図である。図４の流量調整開閉弁３の開閉パターンは、流量調整開閉弁３を所定の開度Ａに保持する時間的な区間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６・・・と、開度Ａよりもさらに大きく開いた開度Ｃの状態で保持する時間的な区間Ｔ２の開動作を交互に繰り返すようにしている。図４の分解液４０の排出流量は、区間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６・・・の各区間中、流量調整開閉弁３の開度Ａに応じた略一定の流量で推移している。区間Ｔ２では、流量調整開閉弁３を開度が大きく開いたことに伴い分解液４０の流量が増大するが、開度Ａに戻す（区間Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６・・・）ことで、再び開度Ａに応じた流量で推移することになる。ここで流量調整開閉弁３の開度Ａは、上記実施形態１と同様、冷却器で分解液を冷却する最適な流量（基準排出流量）とするための開度であり、従来の分解装置で設定されてきた開度である。開度Ｃは、上記実施形態１において設定した開度Ｂよりも開度が小さく設定される。
【００３３】
本実施形態における流量調整開閉弁３の開閉パターンは、上述したように、分解液４０の排出流量に応じて流量調整開閉弁３の開度を調整することによって実現される。すなわち、本実施形態では、流量検出手段２１にて分解液４０の流量を検出し、その流量が基準排出流量を下回ったとき、つまり分解液４０中の固形分によって流量調整開閉弁３が閉塞し始めたときに、流量調整開閉弁３を開いて開度Ｃの状態で所定期間保持するようにしている。したがって、各区間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６・・・は流量調整開閉弁３を開度Ａの状態で保持し、そのときの流量が基準排出流量を下回るまでの時間であり、各区間の時間は異なっていてもよい。流量調整開閉弁３の開度Ｃ及び区間Ｔ２は試運転等により予め求めておき、排出完了時間とともに流量制御手段６に登録しておく。そして、分解が終了し、分解槽１の分解物を排出する際には、流量制御手段６により排出用開閉弁５を開け、次いで流量調整開閉弁３を所定の開度にして上記開動作を繰り返すようにし、分解液４０を排出する。排出完了後は、排出用開閉弁５及び流量調整開閉弁３を閉止して終了する。なお、本実施形態では、上記開動作において流量調整開閉弁３を急開しているが、徐々に流量調整開閉弁３を開けるようにしてもよい。流量調整開閉弁３を急開すると分解液４０の排出流量が急激に増大し、これによって、分解槽１内の分解液４０の液面が急激に低下して分解槽１内の液相と気相の飽和状態が崩れて突沸が生じ、分解槽１に原料を供給するための原料供給配管２８等に分解液４０中の固形分が進入して配管閉塞等を引き起こす場合があるからである。
【００３４】
本実施形態では、上記実施形態１のときよりも流量調整開閉弁３の閉塞度合いが小さい段階で流量調整開閉弁３を開けるため、流量調整開閉弁３の閉塞物を流すためには開度Ｂに応じた流量までは必要ではなく、それよりも小さい流量で十分である。結果として、分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞に伴う流量の減少と、流量調整開閉弁３の開度を大きくしたことによる分解液４０の排出流量の増大を小さくすることができ、分解槽１から分解液４０を効率的に取り出して回収することができる。
＜実施形態３＞
図５は、本発明に係る分解装置の別の一実施形態を示した概要構成図である。なお、図１に示した部分と同一の部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
本実施形態では、詰まり防止手段４が、分解液４０中の固形分を沈降させるための分解液４０の貯留部７１を備えた固形分分離手段７で構成されており、流量調整開閉弁３の入口側に設けられている。この固形分分離手段７における貯留部７１は円筒形状であり、その口径は排出配管２の口径よりも大きなものとし、排出配管２から導入される分解液４０の流速を貯留部７１内で低下させている。貯留部７１に分解液４０を導入する排出配管２は貯留部７１の上方から挿通され、その先端が貯留部７１の下方に位置するように接続されており、分解液４０を排出する排出配管２は貯留部７１の上方の位置に接続されている。したがって、貯留部７１の下方に導入された分解液４０は貯留部７１の上方に向かう流れとなって流れることになる。
【００３６】
ここで、貯留部７１の口径は、貯留部７１における分解液４０の流速が同貯留部７１での分解液４０中の大型固形分（流量調整開閉弁３を詰まらせるような大きな固形分）の沈降速度よりも小さくなるような大口径のものに設定される。これによって、分解液４０が導入された貯留部７１内では、分解液４０の流速よりも分解液４０中の大型固形分の沈降速度が勝ることになり、大型固形分が貯留部７１の下方に溜まる。このため、貯留部７１の下方の分解液４０は固形分濃度が高く、貯留部７１の上方の分解液４０は大型固形分がほとんど含まない状態になっている。そして、図５に示すように、貯留部７１の上方に接続された排出配管２にて分解液４０を排出させることにより、大型固形分をほとんど含まない分解液４０を流量調整開閉弁３に通すことができるため、本実施形態では分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞が生じない。
【００３７】
なお、貯留部７１の底部は中心に向かって下り傾斜を有しており、沈降した固形分が底部の略中央部に溜まるようになっている。貯留部７１の底部の略中央には開閉弁８１を備えた配管８が接続されており、開閉弁８１を開けることによって貯留部７１の下方の固形分濃度の高い分解液４０を取り出すことができる。したがって、本実施形態では分解液４０中の固形分を効果的に分離することができる。さらに、流量調整開閉弁３の閉塞に対する制御が不要であるため、簡易な運転が可能である。
＜実施形態４＞
図６は、固形分分離手段７の別の実施形態を示している。この実施形態の固形分分離手段７も、図５の分解装置における固形分分離手段７と同様、貯留部７１は円筒形状であり、その底部は中心に向かって下り傾斜を有している。この実施形態では、貯留部７１に分解液４０を導入する排出配管２の先端が貯留部７１下方に接続され、分解液４０を排出する排出配管２が貯留部７１の頂部の略中央に接続されている。この実施形態における固形分分離手段も図５の分解装置における固形分分離手段７と同様の効果を奏するものである。
＜実施形態５＞
図７は、本発明に係る分解装置の別の一実施形態を示した概要構成図である。なお、図１に示した部分と同一の部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
本実施形態は、詰まり防止手段４が、流量調整開閉弁３が設けられた排出配管２に流体を分解槽１側に向けて供給する手段で構成され、図７に示すように、第１配管９及び第２配管１０がそれぞれ排出配管２に接続され、分解液４０が分解槽１側に向けて流れる流路が形成されているものである。
【００３９】
より具体的に説明すると、図７に示すように、排出配管２には流量調整開閉弁３を介してその前後に分解液４０の流路を切替えるための第１切替弁１１と第２切替弁１２が設けられている。第１配管９には第３切替弁１３が設けられ、その配管の一端が第１切替弁１１の分解槽１側の位置で排出配管２と接続され、他端は流量調整開閉弁３と第２切替弁１２の間の位置で接続されている。第２配管１０には第４切替弁１４が設けられ、その配管の一端が第１切替弁１１と流量調整開閉弁３との間の位置で排出配管２と接続され、他端が第２切替弁１２の回収槽１９側の位置で接続されている。ここで、第１切替弁１１、第２切替弁１２、第３切替弁１３、第４切替弁１４はそれぞれ電磁弁等で形成され、流量検出手段２１とともに図示しない制御手段と電気的に接続されている。
【００４０】
次に上記流路による分解液の流れ方向の変更操作について説明する。
【００４１】
所定の分解時間経過後、上記実施形態１のように、排出用開閉弁５及び流量調整開閉弁３を操作して排出配管２から分解液４０を排出する。このとき本実施形態では、図７（ａ）に示すように、第１切替弁１１及び第２切替弁１２を開け、第３切替弁１３及び第４切替弁１４を閉じることによって、分解液４０が流量調整開閉弁３に対して分解槽１側から回収槽１９側に流れる流路を形成して分解液４０を排出している。
【００４２】
所定時間経過後、分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞に伴う分解液４０の排出流量の減少を流量検出手段２１で検出したときには、図７（ｂ）に示すように、制御手段により第３切替弁１３及び第４切替弁１４を開け第１切替弁１１及び第２切替弁１２を閉じ、分解液４０が流量調整開閉弁３に対して回収槽１９側から分解槽１側に流れる流路を形成するようにして分解液４０の流路を変更する。この流路変更により、流量調整開閉弁３に対して分解槽１側から回収槽１９側に流れていた分解液４０の流れ方向が、流量調整開閉弁３に対して回収槽１９側から分解槽１側への流れ方向に変わる。流量調整開閉弁３の閉塞物は、分解槽１側から回収槽１９側への分解液４０の流れで加圧されていたが、流路変更に伴い分解液４０の流れ方向が流量調整開閉弁３に対して逆方向に切り替わり、流量調整開閉弁３の閉塞物は逆側から加圧されることになるため、閉塞物は容易に取り除かれる。取り除かれた閉塞物は分解液４０とともに回収槽１９に排出される。
【００４３】
流路変更して所定時間経過後、分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞に伴う分解液４０の排出流量の減少を流量検出手段２１で検出したときには、再度、制御手段により図７（ａ）に示すように、分解液４０が流量調整開閉弁３に対して分解槽１側から回収槽１９側に流れる流路に切り替えて流量調整開閉弁３の閉塞物を取り除くようにする。このような流路の切り替え操作は、分解液４０の排出が終了するまで行うようにする。したがって、本実施形態では、分解液４０の排出の全期間中、流量調整開閉弁３の閉塞を効果的に防止でき、分解液４０の排出流量を低下させることなく効率的に取り出して回収することができる。
【００４４】
なお、この実施形態では、詰まり防止手段４が冷却器２０の入口側に設けられているが、詰まり防止手段４を冷却器２０の出口側に設けるようにしてもよいし、詰まり防止手段４に冷却器２０を介在させるようにしてもよい。
＜実施形態６＞
図８は、詰まり防止手段４が、流量調整開閉弁３が設けられた排出配管２に流体を分解槽１側に向けて供給する手段で構成される別の実施形態を示したものであり、洗浄水供給管１５及び洗浄水排出管１６がそれぞれ排出配管２に接続され、洗浄水が分解槽１側に向けて流れる流路が形成されている。
なお、図１及び図６に示した部分と同一の部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４５】
本実施形態では、洗浄水供給管１５には供給弁１７が設けられており、洗浄水供給管１５の一端が流量調整開閉弁３と第２切替弁１２の間の位置で排出配管２と接続され、供給弁１７を開けることにより他端から洗浄水が供給されるようになっている。また、洗浄水排出管１６には排出弁１８が設けられており、洗浄水排出管１６の一端が第１切替弁１１と流量調整開閉弁３との間の位置で排出配管２と接続され、排出弁１８を開けることにより洗浄水が外部に排出されるようになっている。ここで、供給弁１７と排出弁１８は、第１切替弁１１と第２切替弁１２と同様、それぞれ電磁弁等で形成され、流量検出手段２１とともに図示しない制御手段と電気的に接続されている。
【００４６】
次に上記流路による洗浄水の供給操作について説明する。
【００４７】
所定の分解時間経過後、排出用開閉弁５、流量調整開閉弁３、第１切替弁１１、第２切替弁１２を操作して排出配管２から分解液４０を回収槽１９に排出する（図８（ａ））。所定時間経過後、分解液４０中の固形分による流量調整開閉弁３の閉塞に伴う分解液４０の排出流量の減少を流量検出手段２１で検出したときには、図８（ｂ）に示すように、制御手段により第１切替弁１１及び第２切替弁１２を閉じ、供給弁１７及び排出弁１８を開け、所定時間、洗浄水が流量調整開閉弁３に対して回収槽１９側から分解槽１側に流れる流路を形成する。これによって、分解槽１側から回収槽１９側への分解液４０の流れで加圧されていた流量調整開閉弁３の閉塞物が、洗浄水によって逆側から加圧されることになるため、閉塞物は容易に取り除かれる。取り除かれた閉塞物は洗浄水とともに外部に排出され、詰まりのリスクがより一層軽減される。所定時間経過した後は、再度、制御手段により図８（ａ）に示すように、分解液４０が流量調整開閉弁３に対して分解槽１側から回収槽１９側に流れる流路に切り替えて、分解液４０を回収槽１９に排出するようにする。このような流路の切り替え操作は、分解液４０の排出が終了するまで行うようにする。したがって、本実施形態においても、分解液４０の排出の全期間中、流量調整開閉弁３の閉塞を効果的に防止でき、効率的に分解液４０を取り出して回収することができる。
【００４８】
なお、この実施形態では、詰まり防止手段４が冷却器２０の入口側に設けられているが、詰まり防止手段４を冷却器２０の出口側に設けるようにしてもよいし、詰まり防止手段４に冷却器２０を介在させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 分解槽
２ 排出配管
３ 流量調整開閉弁
４ 詰まり防止手段
５ 排出用開閉弁
６ 流量制御手段
７ 固形分分離手段
７１ 貯留部
８ 配管
８１ 開閉弁
９ 第１配管
１０ 第２配管
１１ 第１切替弁
１２ 第２切替弁
１３ 第３切替弁
１４ 第４切替弁
１５ 洗浄水供給管
１６ 洗浄水排出管
１７ 供給弁
１８ 排出弁
２１ 流量検出手段
４０ 分解液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界又は亜臨界の状態において被分解物を水熱分解する分解槽と、この分解槽内から取り出された高温高圧状態の分解液を冷却する冷却器と、前記分解槽内から前記分解液を取り出す、前記分解槽と前記冷却器とを接続する排出配管と、を備え、
前記排出配管は、前記分解液の排出流量を調整する流量調整開閉弁と、分解液中の固形分による流量調整開閉弁の閉塞を防止する詰まり防止手段とを有し、
前記詰まり防止手段は、前記分解液の排出流量を検出する流量検出手段と、この流量検出手段で検出した流量に応じて前記流量調整開閉弁の開度を調整し前記分解液の排出流量を調整する流量制御手段とで構成されており、前記流量調整開閉弁の開度が所定の開度に開いている状態を開度Ａとしこの開度Ａよりも大きく開いている状態を開度Ｂとすると、前記流量制御手段は、前記流量調整開閉弁の開度を開度Ａの状態で保持する開動作と、前記流量調整開閉弁の開度が開度Ａの状態で保持されている状態において基準排出流量を下回る流量を前記流量検出手段で検出したときには前記流量調整開閉弁の開度を開度Ｂの状態で所定の時間保持する開動作とを交互に繰り返すことを特徴とする分解装置。
【請求項２】
前記流量制御手段では、前記流量調整開閉弁の開度を開度Ｂの状態としたときの前記排出配管からの前記分解液の排出流量が前記冷却器での前記分解液の冷却が可能な設計上の最大流量未満とされていることを特徴とする請求項１に記載の分解装置。
【請求項３】
前記排出配管には、前記流量調整開閉弁の上流側にフィルターが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の分解装置。
【請求項１】
超臨界又は亜臨界の状態において被分解物を水熱分解する分解槽と、この分解槽内から取り出された高温高圧状態の分解液を冷却する冷却器と、前記分解槽内から前記分解液を取り出す、前記分解槽と前記冷却器とを接続する排出配管と、を備え、
前記排出配管は、前記分解液の排出流量を調整する流量調整開閉弁と、分解液中の固形分による流量調整開閉弁の閉塞を防止する詰まり防止手段とを有し、
前記詰まり防止手段は、前記分解液の排出流量を検出する流量検出手段と、この流量検出手段で検出した流量に応じて前記流量調整開閉弁の開度を調整し前記分解液の排出流量を調整する流量制御手段とで構成されており、前記流量調整開閉弁の開度が所定の開度に開いている状態を開度Ａとしこの開度Ａよりも大きく開いている状態を開度Ｂとすると、前記流量制御手段は、前記流量調整開閉弁の開度を開度Ａの状態で保持する開動作と、前記流量調整開閉弁の開度が開度Ａの状態で保持されている状態において基準排出流量を下回る流量を前記流量検出手段で検出したときには前記流量調整開閉弁の開度を開度Ｂの状態で所定の時間保持する開動作とを交互に繰り返すことを特徴とする分解装置。
【請求項２】
前記流量制御手段では、前記流量調整開閉弁の開度を開度Ｂの状態としたときの前記排出配管からの前記分解液の排出流量が前記冷却器での前記分解液の冷却が可能な設計上の最大流量未満とされていることを特徴とする請求項１に記載の分解装置。
【請求項３】
前記排出配管には、前記流量調整開閉弁の上流側にフィルターが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の分解装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１０６２４４（Ｐ２０１２−１０６２４４Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７１０１（Ｐ２０１２−１７１０１）
【出願日】平成２４年１月３０日（２０１２．１．３０）
【分割の表示】特願２００７−３０６０５８（Ｐ２００７−３０６０５８）の分割
【原出願日】平成１９年１１月２７日（２００７．１１．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月３０日（２０１２．１．３０）
【分割の表示】特願２００７−３０６０５８（Ｐ２００７−３０６０５８）の分割
【原出願日】平成１９年１１月２７日（２００７．１１．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]