熱分解装置、脱塩素処理装置、熱分解方法および脱塩素方法
【課題】処理中に廃棄物から酸素が発生する場合には、処理工程および処理装置が複雑になる。
【解決手段】有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉と、加熱炉を加熱する加熱部と、加熱炉に、過熱水蒸気を供給する水蒸気供給部と、加熱炉の内部の温度を測定する温度測定部と、加熱炉の内部の温度を制御する制御部とを備え、制御部は、温度測定部の測定結果に基づき、加熱部および水蒸気供給部の少なくとも一方を制御して、加熱炉の内部の温度を、予め定められた時間、１５０℃以上３００℃未満に維持した後、加熱炉の内部の温度を３００℃以上６００℃以下に制御する。
【解決手段】有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉と、加熱炉を加熱する加熱部と、加熱炉に、過熱水蒸気を供給する水蒸気供給部と、加熱炉の内部の温度を測定する温度測定部と、加熱炉の内部の温度を制御する制御部とを備え、制御部は、温度測定部の測定結果に基づき、加熱部および水蒸気供給部の少なくとも一方を制御して、加熱炉の内部の温度を、予め定められた時間、１５０℃以上３００℃未満に維持した後、加熱炉の内部の温度を３００℃以上６００℃以下に制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分解装置、脱塩素処理装置、熱分解方法および脱塩素方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックまたは合成樹脂を含む廃棄物を油化する油化装置が知られている。油化装置は、熱分解炉に収容した廃棄物を加熱して熱分解ガスを発生させ、発生した熱分解ガスを凝縮させることで廃棄物を油化する（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２００９−２４９５７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
熱分解ガスは可燃性を有するので、廃棄物は低酸素または無酸素状態の還元性雰囲気下で加熱される。そのため、処理中に廃棄物から酸素が発生する場合には、処理工程および処理装置が複雑になる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉と、加熱炉を加熱する加熱部と、加熱炉に、過熱水蒸気を供給する水蒸気供給部と、加熱炉の内部の温度を測定する温度測定部と、加熱炉の内部の温度を制御する制御部とを備え、制御部は、温度測定部の測定結果に基づき、加熱部および水蒸気供給部の少なくとも一方を制御して、加熱炉の内部の温度を、予め定められた時間、１５０℃以上３００℃未満に維持した後、加熱炉の内部の温度を３００℃以上６００℃以下に制御する熱分解装置を提供することができる。
【０００５】
上記の熱分解装置において、加熱炉から排出された熱分解ガスを凝縮させる凝縮部を更に備えてよい。加熱炉は、加熱炉の内部のガスを排出するガス排出部と、制御部の指示に基づいて、ガス排出部から排出されるガスを凝縮部に移送するか否かを選択する選択部とを備えてよい。上記の熱分解装置において、制御部は、予め定められた時間が経過した後、選択部を制御して、ガス排出部から排出されるガスを凝縮部に供給してよい。
【０００６】
上記の熱分解装置において、加熱炉の内部における酸素ガス濃度を測定する酸素濃度測定部を更に備えてよい。制御部は、酸素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さい場合に、選択部を制御して、ガス排出部から排出されるガスを凝縮部に供給してよい。上記の熱分解装置において、加熱炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する塩素濃度測定部を更に備えてよい。制御部は、塩素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さい場合に、選択部を制御して、ガス排出部から排出されるガスを凝縮部に供給してよい。
【０００７】
上記の熱分解装置において、加熱炉に、塩素元素を含むガスを吸収するガスが供給されてよい。上記の熱分解装置において、塩素元素を含むガスを吸収するガスが、アルカリ性ガスであってよい。
【０００８】
本発明の第２の態様においては、塩素元素を含む脱塩素対象物を加熱する脱塩素部と、脱塩素部を制御する制御部とを備え、脱塩素部は、脱塩素対象物を収容する収容部と、収容部の内部に過熱水蒸気を供給する水蒸気供給部と、収容部の内部のガスを排出するガス排出部と、収容部から脱塩素対象物を排出する収容物排出部と、収容部の内部の温度を測定する温度測定部と、収容部の内部における酸素ガス濃度を測定する酸素濃度測定部、および収容部の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する塩素濃度測定部の少なくとも一方とを有し、制御部は、収容物排出部を制御して、温度測定部の測定結果が予め定められた値より大きくなった後、酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一方の測定結果が予め定められた値より小さくなった場合に、脱塩素対象物を排出させる脱塩素処理装置を提供することができる。
【０００９】
上記の脱塩素処理装置において、収容部に、塩素元素を含むガスを吸収するガスが供給されてよい。
【００１０】
本発明の第３の態様においては、上記の脱塩素処理装置と、脱塩素処理装置から排出された脱塩素対象物を加熱して、熱分解ガスを発生させる熱分解部とを備える熱分解装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の第４の態様においては、有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉の内部に、熱分解対象物を投入する段階と、予め定められた時間、加熱炉の内部の温度を第１の温度に維持しながら、加熱炉の内部に過熱水蒸気を供給する段階と、加熱炉の内部の温度を第１の温度より高い第２の温度に加熱して、熱分解対象物を熱分解する段階とを備える、熱分解方法を提供することができる。
【００１２】
上記の熱分解方法において、熱分解対象を第１の温度に加熱する段階が、予め定められた時間、加熱炉の内部の温度を第１の温度に維持する段階を含んでよい。第１の温度は１５０℃以上３００℃未満であってよく、第２の温度は３００℃以上６００℃以下であってよい。
【００１３】
本発明の第５の態様においては、塩素元素を含む脱塩素対象物を加熱する加熱炉の内部に、脱塩素対象物を投入する段階と、脱塩素対象物を加熱して、塩素元素を含むガスを発生させる段階とを備え、塩素元素を含むガスを発生させる段階が、塩素元素を含むガスを吸収するガスおよび過熱水蒸気を、加熱炉の内部に供給する段階を有する脱塩素方法を提供することができる。
【００１４】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】熱分解装置１００の一例を概略的に示す。
【図２】投入部１１０および熱分解部１２０の断面の一例を概略的に示す。
【図３】投入部１１０および熱分解部１２０のＡ−Ａ'断面の一例を概略的に示す。
【図４】熱分解装置１００における処理方法の一例を概略的に示す。
【図５】熱分解装置５００の一例を概略的に示す。
【図６】脱塩素部５１０および熱分解部１２０の断面の一例を概略的に示す。
【図７】熱分解装置５００における処理方法の一例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１７】
図面を参照して、実施形態について説明するが、図面の記載において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して重複する説明を省く場合がある。なお、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、説明の都合上、図面相互間においても互いの寸法の関係又は比率が異なる部分が含まれる場合がある。
【００１８】
図１は、熱分解装置１００の一例を概略的に示す。熱分解装置１００は、投入部１１０と、熱分解部１２０と、凝縮部１３０と、残渣受け容器１４０と、生成油タンク１５０と、未凝縮ガス燃焼部１６０と、バーナー１７０と、ボイラ１８０と、制御部１９０とを備えてよい。熱分解装置１００は、弁１２２、弁１２４、弁１２６および弁１８２を備えてよい。
【００１９】
熱分解装置１００は、熱分解装置および脱塩素処理装置の一例であってよい。バーナー１７０およびボイラ１８０は、加熱部の一例であってよい。ボイラ１８０および弁１８２は、水蒸気供給部の一例であってよい。弁１２２、弁１２４、弁１２６および弁１８２は、流体の流量を調整する流量調整部材の一例であってよい。弁１２２は、選択部の一例であってよい。
【００２０】
本実施形態において、被処理物１０は投入部１１０に投入され、熱分解部１２０に移送される。熱分解部１２０は被処理物１０を加熱する。被処理物１０が樹脂を含む場合、被処理物１０を加熱すると樹脂が溶融する。被処理物１０が有機物を含む場合、被処理物１０を加熱すると熱分解ガスが発生する。熱分解ガスは、炭素元素を有する物質を含む。
【００２１】
被処理物１０が塩素元素を有する物質を含む場合、被処理物１０を加熱すると、塩素元素を有する物質の一部が解離して生成された物質を含むガス（塩素元素を含むガスを称する場合がある。）が発生する。これにより、被処理物１０の脱塩素処理を実施することができ、塩素元素の少ない残渣を得ることができる。塩素元素を含むガスとして、塩化水素を例示することができる。
【００２２】
熱分解部１２０で発生した熱分解ガスは、凝縮部１３０に移送される。熱分解部１２０で熱分解しなかった被処理物１０（残渣と称する場合がある。）は、残渣受け容器１４０に移送される。凝縮部１３０は、熱分解ガスを冷却する。冷却された熱分解ガスの少なくとも一部が凝縮して、油（生成油と称する場合がある。）が生成される。
【００２３】
凝縮部１３０で得られた生成油は生成油タンク１５０に移送される。凝縮部１３０で凝縮しなかった熱分解ガス（未凝縮ガスと称する場合がある。）は、未凝縮ガス燃焼部１６０またはバーナー１７０に移送される。未凝縮ガス燃焼部１６０は、未凝縮ガスを燃焼させて燃焼ガスとして排出する。バーナー１７０は、未凝縮ガスを燃焼させて得られた熱または熱風を熱分解部１２０に供給する。
【００２４】
残渣、生成油および未凝縮ガスは、バーナー１７０、ボイラ１８０またはその他の装置の燃料として利用されてよい。未凝縮ガス燃焼部１６０から排出される燃焼ガスは、ボイラ１８０またはその他の装置の熱源として利用されてよい。未凝縮ガス燃焼部１６０およびバーナー１７０の廃熱は、ボイラ１８０またはその他の装置の熱源として利用されてよい。熱分解装置１００の廃熱は、その他の装置の熱源として利用されてよい。生成油は、蒸留塔または精留塔を用いて精製されてよい。熱分解ガスは、改質された後、凝縮部１３０に移送されてよい。
【００２５】
被処理物１０は、プラスチック、合成樹脂、木材、紙などの有機物を含んでよい。医療廃棄物、感染性廃棄物、廃プラスチック、廃木材、生ごみなどの有機性廃棄物を含んでよい。被処理物１０は、熱分解対象物の一例であってよい。被処理物１０は、塩素元素を含む物質を含んでよい。塩素元素を含む物質としては、ポリ塩化ビニルなどの塩化ビニル樹脂を例示することができる。被処理物１０は、脱塩素対象物の一例であってよい。
【００２６】
被処理物１０は、熱分解装置１００に投入される前に破砕または溶融されてよい。被処理物１０は、熱分解装置１００に投入される前に、金属、土砂、硝子、セラミックなどの異物が除去されてよい。被処理物１０は、内部に空気または酸素を保持する容器であってもよい。例えば、医療廃棄物は、蓋のついた樹脂製の容器に収容される。この場合、樹脂製の容器の内部には医療廃棄物だけでなく、空気も保持される。
【００２７】
投入部１１０は、熱分解装置１００に投入された被処理物１０を一時的に収容してよい。投入部１１０は、被処理物１０を収容する前に、投入部１１０の内部の雰囲気を調整してよい。投入部１１０の内部の気体を排出したり、投入部１１０の内部の気体を外部の空気で置換したりすることで、投入部１１０の内部の雰囲気を調整してよい。これにより、熱分解部１２０の内部の気体が、外部に漏出することを防止することができる。
【００２８】
投入部１１０は、収容した被処理物１０を熱分解部１２０に移送してよい。投入部１１０は、被処理物１０を熱分解部１２０に移送する前に、投入部１１０の内部の雰囲気を調整してよい。投入部１１０の内部の気体を排出したり、投入部１１０の内部の気体を酸素濃度が低い気体で置換したりすることで、投入部１１０の内部の雰囲気を調整してよい。これにより、熱分解部１２０における雰囲気の変動を抑制することができる。
【００２９】
投入部１１０の内部の酸素濃度は、１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下に調整されることが好ましい。これにより、熱分解部１２０を安全に運転することができる。また、熱分解部１２０において、安定的に熱分解ガスを発生させることができる。
【００３０】
熱分解部１２０は、被処理物１０を収容する熱分解炉を有してよい。熱分解炉は加熱炉、脱塩素部、および収容部の一例であってよい。熱分解部１２０は、熱分解炉に収容した被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、低酸素または無酸素の雰囲気下で被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、酸素濃度が１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下の雰囲気下で被処理物１０を加熱してよい。これにより、安定的に熱分解ガスを発生させることができる。
【００３１】
熱分解部１２０としては、ガス化炉、スクリューコンベア、ロータリーキルンを例示することができる。熱分解部１２０は、外熱式のロータリーキルンであってよい。熱分解部１２０は、熱分解炉の内部の温度を測定する温度測定部を有してよい。熱分解部１２０は、熱分解炉の内部における酸素ガス濃度を測定する酸素濃度測定部と、熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する塩素濃度測定部との少なくとも一方を有してよい。これにより、熱分解炉の内部の状態を把握することができる。
【００３２】
熱分解部１２０は、バーナー１７０から供給された熱により被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、ボイラ１８０から供給された水蒸気により被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、バーナー１７０から供給された熱で熱分解炉を加熱しながら、熱分解炉に水蒸気を供給してもよい。
【００３３】
熱分解部１２０は、過熱水蒸気を熱分解炉に供給してよい。熱分解部１２０は、熱分解炉に過熱水蒸気を供給しながら被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、予め定められた条件が満たされた場合に、熱分解炉に過熱水蒸気を供給して、熱分解炉内の雰囲気を過熱水蒸気で置換してもよい。
【００３４】
過熱水蒸気は熱媒体としての特性に優れるので、熱分解炉に過熱水蒸気を供給することで、被処理物１０を効率よく加熱することができる。また、被処理物１０を均一に加熱することができる。過熱水蒸気中の酸素濃度は非常に小さいので、熱分解炉に過熱水蒸気を供給することで、熱分解炉の内部の酸素濃度を低下させることができる。
【００３５】
過熱水蒸気は常圧過熱水蒸気であってよい。過熱水蒸気の圧力は０．１〜０．６ＭＰａであってもよい。過熱水蒸気の温度は、１００〜８００℃、好ましくは１５０〜６００℃であってよい。過熱水蒸気中の酸素濃度は０．１体積％〜０．５体積％であってよい。
【００３６】
本発明者らは、熱分解炉に過熱水蒸気を供給しながら被処理物１０を加熱することで、被処理物１０の脱塩素処理が促進されることを見出した。詳細な原理は不明であるが、熱分解炉に過熱水蒸気を供給することで、加水分解反応により被処理物１０の分解が促進されることが考えられる。また、塩素元素を含むガスが過熱水蒸気に吸収されたり、過熱水蒸気とともに熱分解炉から排出されることで、熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度が低下して、被処理物１０の分解が進行する方向に平衡状態が移動することが考えられる。
【００３７】
熱分解部１２０は、熱分解炉に、塩素元素を含むガスを吸収するガス供給してよい。塩素元素を含むガスを吸収するガスは、アルカリ性ガスであってよい。アルカリ性ガスは、アンモニアガスであってよい。これにより、脱塩素反応を促進することができる。また、熱分解炉から塩素元素を効率よく排出することができる。
【００３８】
被処理物１０の熱分解反応は、物質の種類に応じて定まる温度を超えると、急激に進行する。また、一般に、熱分解反応の開始温度は、脱塩素反応の開始温度より高い。そこで、熱分解部１２０は、熱分解ガスの発生量が少ない間は、熱分解炉から排出されるガスを未凝縮ガス燃焼部１６０に移送してよい。あるいは、熱分解炉から排出されるガスの一部または全部を、再度、熱分解炉に供給してもよい。
【００３９】
このとき、熱分解炉から排出されるガスの流路にスチームトラップを設けて、ドレインを除去してよい。これにより、ドレインとともに塩化水素などの水溶性の物質を系外に排出することができる。また、熱分解炉から排出されるガスを、再度、熱分解炉に供給する前に、酸素吸収剤などを用いて酸素を除去してよい。
【００４０】
熱分解炉から排出されるガスを未凝縮ガス燃焼部１６０に移送することで、当該ガス中にウイルス、細菌、真菌、微生物、病原体などが含まれる可能性がある場合でも、当該ガスを未凝縮ガス燃焼部１６０で燃焼させることにより、当該ガスを滅菌することができる。熱分解炉から排出されるガスの一部または全部を、再度、熱分解炉に供給することで、過熱水蒸気を効率よく使用することができる。
【００４１】
熱分解部１２０は、熱分解ガスの発生量が増加する時期に合わせて、熱分解炉から排出されたガスを凝縮部１３０に移送してよい。熱分解炉から排出されたガスを凝縮部１３０に移送する条件としては、熱分解炉の内部の温度が予め定められた値より大きい場合、熱分解炉の内部の酸素の濃度が予め定められた値より小さい、熱分解炉の内部の塩素元素を含むガスの濃度が予め定められた値より小さい場合を例示することができる。熱分解部１２０は、予め定められた時間、予め定められた条件が継続した場合に、熱分解炉から排出されたガスを凝縮部１３０に移送してもよい。
【００４２】
生成油または残渣を燃料などに再利用するとき、生成油または残渣に含まれる不純物の濃度、比重または発熱量について、予め定められた基準を満たすことを求められる場合がある。しかし、熱分解炉の内部の温度が予め定められた値より大きい場合または熱分解炉の内部の酸素の濃度が予め定められた値より小さい場合には、比較的安定した状態で熱分解反応を実施することができる。
【００４３】
これにより、熱分解ガスに含まれる分子の分子量を制御することができ、生成油の品質を向上させることができる。また、このような場合には、被処理物から塩素元素を含むガスがすでに十分に放出されていることが期待されるので、生成油中の塩素濃度を低減することができる。熱分解炉の内部の塩素元素を含むガスの濃度が予め定められた値より小さい場合に、熱分解炉から排出されたガスを凝縮部１３０に移送することで、凝縮部１３０に移送される塩素元素を含むガスの量を抑制して、生成油中の塩素濃度を低減することができる。
【００４４】
なお、本願明細書において、塩素元素を含むガスの濃度を塩素濃度と称する場合がある。上述の通り、塩素元素を含むガスは、塩素に限らず、塩化水素をも含む。被処理物１０がプラスチックまたは合成樹脂を多く含む場合、塩素元素を含むガスは塩化水素を多く含む。そこで、塩化水素の濃度を測定して、塩素元素を含むガスの濃度としてもよい。
【００４５】
弁１２２、弁１２４および弁１２６は、熱分解部１２０から排出されるガスの移送先を選択してよい。弁１２２は、制御部１９０の指示に基づいて、熱分解部１２０から排出されるガスを凝縮部１３０に移送するか否かを選択してよい。弁１２４は、制御部１９０の指示に基づいて、熱分解部１２０から排出されるガスを熱分解部１２０に返送させるか否かを選択してよい。弁１２６は、制御部１９０の指示に基づいて、熱分解部１２０から排出されるガスを未凝縮ガス燃焼部１６０に移送させるか否かを選択してよい。
【００４６】
なお、本実施形態においては、熱分解炉に過熱水蒸気が供給される場合について説明した。熱分解炉に供給される流体は過熱水蒸気であることが好ましいが、これに限定されない。熱分解炉に供給される流体は、熱媒体として優れた流体であってよい。熱分解炉に供給される流体は、酸素濃度が１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下の流体であってよい。熱分解炉に供給される流体は、有機物の加水分解反応を促進する物質を含んでよい。熱分解炉に供給される流体は、塩素元素を含むガスを吸収する物質を含んでよい。
【００４７】
熱分解炉の内部の雰囲気を低酸素状態または無酸素状態に維持することを目的とする場合には、熱分解炉に供給される流体は、酸素濃度が１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下のガスであってよい。熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度を低減させることを目的とする場合には、熱分解炉に供給する流体は、塩素元素を含むガスを吸収するガスであってよい。
【００４８】
なお、本実施形態においては、熱分解炉に被処理物１０を投入し、被処理物１０を加熱することで熱分解ガスを発生させる場合について説明した。しかし、熱分解ガスの発生方法はこれに限定されない。熱分解炉に被処理物１０と、鉄、銅などの金属とを投入して、被処理物１０を鉄、銅などの金属と接触させながら加熱してもよい。これにより、被処理物１０からの熱分解ガスまたは塩素元素を含むガスの放出を促進させることができる。
【００４９】
鉄、銅などの金属は、粉末状であってよく、塊状であってもよい。熱分解炉の内部に、球状の金属、金属が担持された球状のセラミック、表面を金属で覆われた球状のセラミックなどが配されてもよい。
【００５０】
凝縮部１３０は、熱分解部１２０から排出された熱分解ガスを凝縮させてよい。凝縮部１３０は、生成油と熱分解ガスとを接触させることで、熱分解ガスを凝縮させてよい。凝凝縮部１３０は、熱交換器により熱分解ガスを冷却することで、熱分解ガスを凝縮させてよい。凝縮部１３０は、未凝縮ガスを、未凝縮ガス燃焼部１６０またはバーナー１７０に移送してよい。
【００５１】
残渣受け容器１４０は、熱分解部１２０から排出される残渣を貯留する。残渣受け容器１４０は、内部に水を貯留してよい。これにより、残渣を冷却することができる。また、残渣に水分を含ませることにより、粉塵の発生を抑制することができる。生成油タンク１５０は、凝縮部１３０で得られた生成油を貯留する。
【００５２】
未凝縮ガス燃焼部１６０は、凝縮部１３０から移送された未凝縮ガスを燃焼させる。未凝縮ガス燃焼部１６０は、燃焼ガスの温度が８００℃以上の温度を保ちつつ、２秒以上滞留できる燃焼室を有してよい。未凝縮ガス燃焼部１６０は、燃焼ガスを排ガス処理設備などにより無害化した後、外部に排出してよい。
【００５３】
バーナー１７０は、熱分解部１２０の熱分解炉を加熱する。バーナー１７０は、熱分解炉を直接加熱してもよく、熱分解炉に熱風を供給することで熱分解炉を加熱してもよい。バーナー１７０は、制御部１９０の指示に基づいて、熱分解炉を加熱してよい。
【００５４】
ボイラ１８０は、熱分解部１２０の熱分解炉に水蒸気を供給してよい。ボイラ１８０は、制御部１９０の指示に基づいて、水蒸気の温度及び圧力を調整してよい。ボイラ１８０は、過熱水蒸気を供給してよい。弁１８２は、制御部１９０の指示に基づいて、熱分解部１２０に供給する水蒸気の流量を調整してよい。
【００５５】
制御部１９０は、熱分解装置１００を制御する。制御部１９０は、熱分解部１２０の熱分解炉の内部の温度を制御してよい。制御部１９０は、温度測定部の測定結果に基づいて、熱分解部１２０の熱分解炉の内部の温度を制御してよい。制御部１９０は、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁１８２の少なくとも一つを制御して、熱分解部１２０の熱分解炉の内部の温度を制御してよい。制御部１９０は、バーナー１７０の燃焼温度、バーナー１７０から熱分解部１２０に供給される熱風の温度および流量、ボイラ１８０が発生させる水蒸気の温度、圧力および発生量、ならびに、弁１８２の開度から選択される少なくとも一つを制御してよい。
【００５６】
制御部１９０は、予め定められた条件が満たされるまでの間、熱分解炉の内部の温度を１５０℃以上３００℃未満の第１の温度に維持した後、予め定められた条件が満たされた場合に、熱分解炉の内部の温度を３００℃以上６００℃以下の第２の温度に上昇させてよい。制御部１９０による温度制御の例としては、熱分解炉の内部の温度を、予め定められた時間、１５０℃以上３００℃未満の第１の温度に維持した後、熱分解炉の内部の温度を３００℃以上６００℃以下の第２の温度に制御することを例示することができる。
【００５７】
第１の温度は、１５０℃以上２５０℃以下であることが好ましい。第２の温度は、４００℃以上６００℃以下であることが好ましい。ここで、熱分解炉の内部の温度を第１の温度に維持するとは、熱分解炉の内部の温度を予め定められた温度範囲内に維持することをいう。熱分解炉の内部の温度を第２の温度に制御するとは、熱分解炉の内部の温度が予め定められた温度範囲内で推移するように制御することをいう。
【００５８】
予め定められた条件としては、予め定められた時点を基準として、予め定められた時間が経過したこと、温度測定部の測定結果が予め定められた値より大きいこと、酸素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さいこと、熱分解炉の内部における酸素の濃度の変化率が予め定められた値より小さいこと、塩素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さいこと、熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度の変化率が予め定められた値より小さいこと、および、これらの組合せを例示することができる。濃度の変化率は、予め定められた時間における濃度の変化量を、当該予め定められた時間で除して算出することができる。
【００５９】
予め定められた時点を基準として、予め定められた時間が経過したことの一例は、被処理物１０を熱分解炉に投入してから予め定められた時間が経過したこと、または、熱分解炉の温度が第１の温度になってから予め定められた時間が経過したことであってよい。温度測定部の測定結果に対する予め定められた値は、第１の温度であってよい。熱分解炉の内部における酸素の濃度の変化率は、酸素濃度測定部の測定結果に基づいて算出してよい。熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度または濃度の変化率は、塩素濃度測定部の測定結果に基づいて算出してよい。
【００６０】
一般に、有機物を３００℃以上に加熱することで、有機物の熱分解反応が急激に促進される。そこで、熱分解炉の内部の温度を、第２の温度に上昇させることで、被処理物１０の熱分解反応を促進することができる。
【００６１】
一方、被処理物１０を３００℃以上に加熱すると、被処理物１０の種類によっては、熱分解ガスとともに酸素が発生して、熱分解反応が不安定になる可能性がある。また、被処理物１０の種類によっては、塩素元素を含むガスが発生して、生成油中の塩素濃度が増加する可能性がある。さらに、被処理物１０が病原体で汚染されている可能性がある場合には、被処理物１０を滅菌した後、熱分解部１２０から排出することが望まれる。
【００６２】
熱分解炉の内部の温度を、予め定められた時間、第１の温度に維持することで、被処理物１０を溶融させることができる。これにより、被処理物１０が内部に空気または酸素を保持している場合に、被処理物１０から空気または酸素を放出させることができる。また、被処理物１０が、過酸化水素のような、反応により酸素を発生させる物質を含む場合に、当該物質を反応させて酸素を放出させることができる。
【００６３】
そこで、熱分解炉の内部の温度を３００℃以上に加熱する前に、上記の処理を実施することで、被処理物１０の熱分解反応が活発になる前に、熱分解炉の内部から酸素を排出することができる。これにより、その後、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させた場合に、熱分解炉の内部を低酸素または無酸素状態に維持することができる。
【００６４】
熱分解炉の内部の温度を、予め定められた時間、第１の温度に維持することで、被処理物１０が塩素元素を有する物質を含む場合に、塩素元素を含むガスを発生させることができる。そこで、熱分解炉の内部の温度を３００℃以上に加熱する前に、上記の処理を実施することで、被処理物１０の熱分解反応が活発になる前に、被処理物１０の脱塩素処理を実施することができる。これにより、その後、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させた場合に、熱分解ガス中に塩素元素を含むガスが混入することを抑制することができる。
【００６５】
熱分解炉の内部の温度を、予め定められた時間、第１の温度に維持することで、被処理物１０を滅菌することができる。この場合、予め定められた時間は、被処理物１０および熱分解炉の内部を滅菌するのに十分な時間であってよい。予め定められた時間は、２０分以上９０分以下であってよい。
【００６６】
制御部１９０は、弁１２２、弁１２４および弁１２６の開度を制御してよい。制御部１９０は、温度測定部、酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一つの測定結果に基づいて、弁１２２、弁１２４および弁１２６を制御してよい。制御部１９０は、弁１２２を制御して、熱分解炉から排出されるガスを凝縮部１３０に移送するか否かを選択してよい。
【００６７】
制御部１９０は、予め定められた条件が満たされるまでの間、弁１２２を閉じて、熱分解炉から排出されるガスを熱分解炉または未凝縮ガス燃焼部１６０に供給してよい。制御部１９０は、予め定められた条件が満たされた場合に、弁１２２を開き、弁１２４および弁１２６を閉じて、熱分解炉から排出されるガスを凝縮部１３０に供給してよい。これにより、生成油の品質を向上させることができる。
【００６８】
この場合の予め定められた条件としては、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合の条件と同様の条件を例示することができる。なお、条件の組合せおよび条件の設定値は、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合と異なってもよい。
【００６９】
制御部１９０は、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させた後、予め定められた条件が満たされた場合に、熱分解部１２０を制御して残渣を排出させてよい。これにより、残留塩素の少ない残渣が得られるので、熱分解装置１００を脱塩素処理装置として用いることができる。この場合の予め定められた条件としては、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合の条件と同様の条件を例示することができる。なお、条件の組合せおよび条件の設定値は、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合と異なってもよい。
【００７０】
弁１２２が閉じられている間、制御部１９０は、弁１２２および弁１２４を制御して、熱分解炉から排出されるガスの移送先および移送量を制御してよい。制御部１９０は、温度測定部、酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一つの測定結果に基づいて、弁１２４および弁１２６の開度を制御してよい。
【００７１】
制御部１９０は、酸素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より大きい場合に、弁１２４の開度を小さくし、弁１２６の開度を大きくしてよい。このとき、制御部１９０は、弁１２４を閉じてもよい。これにより、酸素濃度の大きなガスが熱分解炉に流入することが抑制されるので、熱分解炉の内部を低酸素または無酸素状態に維持することができる。その結果、生成油の品質を向上させることができる。このとき、制御部１９０は、弁１８２を制御して、熱分解部１２０に供給される水蒸気の流量を増加させてもよい。
【００７２】
制御部１９０は、塩素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より大きい場合に、弁１２４の開度を小さくし、弁１２６の開度を大きくしてよい。このとき、制御部１９０は、弁１２４を閉じてもよい。これにより、熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度を低減させることができる。このとき、制御部１９０は、弁１８２を制御して、熱分解部１２０に供給される水蒸気の流量を増加させてもよい。
【００７３】
制御部１９０は、温度計測部の測定結果が３００℃または第２の温度より大きく、かつ、酸素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より大きい場合には、バーナー１７０およびボイラ１８０を制御して、熱分解炉の内部の温度を３００℃未満に下げてよい。制御部１９０は、バーナー１７０から熱分解炉への熱風の供給を停止させ、ボイラ１８０から熱分解炉の内部に３００℃未満好ましくは１００℃〜１５０度の水蒸気を供給させることで、熱分解炉の内部の温度を３００℃未満に下げてよい。これにより、熱分解炉の酸素濃度が大きな状態で、被処理物１０が熱分解することを抑制することができる。その結果、熱分解部１２０を安全に運転することができる。
【００７４】
以上の記載から明らかなとおり、本願明細書には、有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉の内部に、熱分解対象物を投入する段階と、予め定められた時間、加熱炉の内部の温度を第１の温度に維持しながら、加熱炉の内部に過熱水蒸気を供給する段階と、加熱炉の内部の温度を第１の温度より高い第２の温度に加熱して、熱分解対象物を熱分解する段階とを備える熱分解方法が記載されている。また、塩素元素を含む脱塩素対象物を加熱する加熱炉の内部に、脱塩素対象物を投入する段階と、脱塩素対象物を加熱して塩素元素を含むガスを発生させる段階とを備え、塩素元素を含むガスを発生させる段階が、塩素元素を含むガスを吸収するガスおよび過熱水蒸気を、加熱炉の内部に供給する段階を有する脱塩素方法が記載されている。
【００７５】
図２は、投入部１１０および熱分解部１２０の断面の一例を概略的に示す。図３は、投入部１１０および熱分解部１２０のＡ−Ａ'断面の一例を概略的に示す。図２および図３は、投入部１１０および熱分解部１２０を、バーナー１７０および架台２０２とともに示す。図２および図３を用いて、投入部１１０および熱分解部１２０について説明する。
【００７６】
本実施形態において、架台２０２の上部に熱分解部１２０が配され、架台２０２の下部にバーナー１７０が配される。投入部１１０は、筐体２１０と、ゲートバルブ２２２、ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６とを備えてよい。熱分解部１２０は、熱分解炉２５０と、排出部２６０と、外筒２７０と、駆動部３１０とを備えてよい。投入部１１０は熱分解部１２０に連結してよい。筐体２１０と熱分解炉２５０とは、ゲートバルブ２２６を介して連通してよい。
【００７７】
まず、投入部１１０の各部について説明する。筐体２１０は、ゲートバルブ２２２およびゲートバルブ２２４により仕切られるバッファ部２１２と、ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６により仕切られる押出部２１４とを有してよい。バッファ部２１２および押出部２１４は、収容部の一例であってよい。
【００７８】
バッファ部２１２は、熱分解装置１００に投入された被処理物１０を一時的に収容してよい。バッファ部２１２は、収容した被処理物１０を押出部２１４に移送してよい。バッファ部２１２は、熱分解装置１００の外部の空気が押出部２１４の内部に流入することを防止してよい。バッファ部２１２は、押出部２１４の内部の気体を熱分解装置１００の内部に保持してよい。
【００７９】
押出部２１４は、バッファ部２１２から排出された被処理物１０を熱分解炉２５０に移送してよい。押出部２１４は、熱分解装置１００の外部の空気が熱分解炉２５０の内部に流入することを防止してよい。押出部２１４は、熱分解炉２５０の内部の気体を熱分解装置１００内部に保持してよい。
【００８０】
押出部２１４の内部には、被処理物１０を押出部２１４から押し出す押出部材２４４が配されてよい。押出部材２４４は、ロッド２４８に連結されてよい。押出部材２４４は、シリンダ２４６がロッド２４８を伸縮させることで、被処理物１０を押出部２１４の内部から押し出して、被処理物１０を熱分解炉２５０の内部に移送してよい。
【００８１】
ゲートバルブ２２２は、熱分解装置１００の外部とバッファ部２１２の内部とを連結および遮断してよい。ゲートバルブ２２４は、バッファ部２１２の内部と押出部２１４の内部とを連結および遮断してよい。ゲートバルブ２２６は、押出部２１４の内部と熱分解炉２５０の内部とを連結および遮断してよい。ゲートバルブ２２２、ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６は、筐体２１０を複数の区画に仕切る仕切部材の一例であってよい。ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６は、収容物排出部の一例であってよい。
【００８２】
ゲートバルブ２２２は、弁箱２３２と、弁体２３４と、シリンダ２３６と、ロッド２３８とを有してよい。弁箱２３２は、弁体２３４を移動可能に収容する。弁体２３４はロッド２３８に連結されてよく、シリンダ２３６がロッド２３８を伸縮させることで、弁体２３４が筐体２１０の外部とバッファ部２１２の内部とを連結および遮断してよい。ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６は、ゲートバルブ２２２と同様の構成を有してよい。
【００８３】
投入部１１０の動作の一例を以下に示す。本実施形態において、投入部１１０は、ゲートバルブ２２４が閉じた状態でゲートバルブ２２２を開き、投入された被処理物１０をバッファ部２１２に収容する。投入部１１０は、ゲートバルブ２２２を開く前に、バッファ部２１２の内部の雰囲気を調整してよい。バッファ部２１２の内部の酸素濃度は、１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下に調整されてよい。図示しない給排気機構によりバッファ部２１２の内部の気体が排気されてよい。また、バッファ部２１２の内部に過熱水蒸気が供給され、バッファ部２１２の内部の気体が過熱水蒸気で置換されてよい。
【００８４】
次に、投入部１１０は、ゲートバルブ２２２を閉じ、ゲートバルブ２２４を開くことで、被処理物１０を押出部２１４に排出する。このとき、シリンダ２４６がロッド２４８を収納していることが好ましい。また、ゲートバルブ２２６が閉じていることが好ましい。次に、投入部１１０は、ゲートバルブ２２４を閉じ、ゲートバルブ２２６を開く。その後、シリンダ２４６がロッド２４８を伸ばして、押出部材２４４が被処理物１０を押し出すことで、被処理物１０を熱分解炉２５０に移送する。そして、シリンダ２４６がロッド２４８を収納した後、投入部１１０がゲートバルブ２２６を閉じる。
【００８５】
これにより、投入部１１０が熱分解炉２５０に被処理物１０を投入することができる。このとき、ゲートバルブ２２４が閉じているので、熱分解部１２０の内部の気体が外部に漏出することを防止することができる。また、熱分解部１２０における雰囲気の変動を抑制することができる。
【００８６】
次に、熱分解部１２０の各部について説明する。本実施形態において、熱分解部１２０は、外熱式のロータリーキルンであってよい。熱分解炉２５０は、被処理物１０を収容する。熱分解炉２５０は、被処理物１０を加熱する。熱分解炉２５０は、加熱炉、脱塩素部および収容部の一例であってよい。熱分解炉２５０は、円筒状の形状を有してよい。熱分解炉２５０は、一方の端部において投入部１１０と連結され、他方の端部において排出部２６０と連結されてよい。熱分解炉２５０は、投入部１１０および排出部２６０と回転可能に連結されてよい。熱分解炉２５０と、投入部１１０および排出部２６０との連結部分は、シールされてよい。
【００８７】
熱分解炉２５０は、駆動部３１０により回転駆動されてよい。本実施形態において、駆動部３１０の動力が熱分解炉２５０の駆動ギア２５８に伝達され、熱分解炉２５０が回転する。熱分解炉２５０の回転方向は、周期的に切り替えられてよい。熱分解炉２５０の回転軸は、水平方向からわずかに傾いてよい。これにより、熱分解炉２５０は、収容した被処理物１０を加熱しながら、一方の端部から他方の端部に移送することができる。熱分解炉２５０の少なくとも一部は、外筒２７０に覆われてよい。バーナー１７０から外筒２７０に送風される熱風により、熱分解炉２５０の外部が加熱されることで、被処理物１０が加熱されてよい。
【００８８】
熱分解炉２５０は、水蒸気流入部２５２と、アンモニアガス流入部２５４と、温度計２９２を有してよい。水蒸気流入部２５２は、ボイラ１８０および弁１８２が供給する水蒸気を熱分解炉２５０の内部に流入させる。水蒸気流入部２５２は、配管であってよい。水蒸気流入部２５２は、水蒸気供給部の一例であってよい。
【００８９】
アンモニアガス流入部２５４は、アンモニアガスを熱分解炉２５０の内部に流入させる。アンモニアガス流入部２５４は、配管であってよい。アンモニアガスは、塩素元素を含むガスを吸収するガスの一例であってよい。アンモニアガス流入部２５４は、塩素元素を含むガスを吸収するガスを供給する塩素吸収ガス供給部の一例であってよい。温度計２９２は、熱分解炉２５０の内部の温度を測定してよい。温度計２９２は、温度測定部の一例であってよい。
【００９０】
排出部２６０は、ガス排出部２６２と、残渣排出部２６４とを有してよい。排出部２６０は、熱分解炉２５０から移送される被処理物１０の残渣と、熱分解炉２５０から排出されるガスとを分離してよい。ガス排出部２６２は、熱分解炉２５０の内部のガスを排出してよい。ガス排出部２６２から排出されたガスは、弁１２２を介して凝縮部１３０に移送されてよい。ガス排出部２６２から排出されたガスは、弁１２４を介して、再度、熱分解炉２５０に供給されてよい。ガス排出部２６２から排出されたガスは、弁１２６を介して、未凝縮ガス燃焼部１６０に移送されてよい。
【００９１】
ガス排出部２６２には、酸素濃度計２９４および塩化水素濃度計２９６が配されてよい。酸素濃度計２９４は、熱分解炉２５０の内部における酸素ガス濃度を測定してよい。酸素濃度計２９４は、横河電機株式会社製のＺＲ２０２ＧまたはＺＲ２２ＧおよびＺＲ４０２Ｇであってよい。酸素濃度計２９４は、酸素濃度計測部の一例であってよい。塩化水素濃度計２９６は、熱分解炉２５０の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定してよい。塩化水素濃度計２９６は、京都電子工業株式会社製のＨＬ−３６Ｎであってよい。塩化水素濃度計２９６は、塩素濃度計測部の一例であってよい。
【００９２】
残渣排出部２６４は、熱分解炉２５０から移送される被処理物１０の残渣を排出してよい。残渣排出部２６４は、残渣を残渣受け容器１４０に移送してよい。熱分解装置１００を脱塩素処理に用いる場合には、残渣排出部２６４は、制御部１９０の指示に基づいて、予め定められた時間が経過した後、または、熱分解炉２５０に被処理物１０を投入してから、温度計２９２の測定結果が１５０℃以上になった後、酸素濃度計２９４および塩化水素濃度計２９６の少なくとも一方の測定結果が予め定められた値より小さくなった場合に、残渣を排出してよい。残渣排出部２６４は、収容物排出部の一例であってよい。
【００９３】
外筒２７０は、熱分解炉２５０を加熱してよい。外筒２７０は、熱分解炉２５０の少なくとも一部を覆ってよい。外筒２７０の内部には、バーナー１７０から連結部２７２を介して熱風が供給されてよい。外筒２７０は加熱部の一例であってよい。
【００９４】
駆動部３１０は、熱分解炉２５０を駆動してよい。駆動部３１０は、架台３１２と、支持ローラ３１４と、モータ３１６と、チェーン３１８とを有してよい。架台３１２は、支持ローラ３１４およびモータ３１６を支持してよい。支持ローラ３１４は、熱分解炉２５０を回転可能に支持してよい。モータ３１６は、チェーン３１８を介して駆動ギア２５８を回転させてよい。チェーン３１８は、モータ３１６および駆動ギア２５８との間に掛け渡され、モータ３１６の動力を駆動ギア２５８に伝達してよい。
【００９５】
図４は、熱分解装置１００における処理方法の一例を概略的に示す。本実施形態では、Ｓ４０２において、制御部１９０が、弁１２２および弁１２４を閉じ、弁１２６を開く。これにより、熱分解炉２５０から排出されるガスの移送先を未凝縮ガス燃焼部１６０に設定することができる。
【００９６】
Ｓ４０４において、投入部１１０が熱分解炉２５０に被処理物１０を投入する。また、駆動部３１０が熱分解炉２５０を回転させる。これにより、被処理物１０が排出部２６０に向かって移送される。駆動部３１０は、熱分解炉２５０の回転方向を周期的に反転させてよい。
【００９７】
Ｓ４０６において、制御部１９０がボイラ１８０を制御して、過熱水蒸気を発生させる。過熱水蒸気の温度は、１５０℃以上３００℃未満であってよい。制御部１９０は、弁１８２を開いて、熱分解炉２５０への過熱水蒸気の供給を開始する。このとき、過熱水蒸気とともにアンモニアガスが熱分解炉２５０に供給されてもよい。
【００９８】
制御部１９０は、バーナー１７０を制御して、外筒２７０への熱風の供給を開始する。このとき、バーナー１７０からの熱風の温度および供給量は、過熱水蒸気が熱分解炉２５０または排出部２６０の内部で凝縮することを防止する程度の量であってよい。
【００９９】
Ｓ４０８において、制御部１９０は、温度計２９２の測定結果に基づいて、予め定められた時間、熱分解炉２５０の内部の温度を１５０℃以上３００℃未満の第１の温度に維持する。これにより、被処理物１０が塩素元素を有する物質を含む場合には、被処理物１０から塩素元素を含むガスが発生する。被処理物１０が空気または酸素を保持する場合には、被処理物１０が溶解して、被処理物１０から酸素が放出される。また、被処理物１０を滅菌してもよい。
【０１００】
制御部１９０は、温度計２９２の測定結果に基づいて、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁１８２の少なくとも一つを制御することで、熱分解炉２５０の内部の温度を制御してよい。この間、制御部１９０は、酸素濃度計２９４および塩化水素濃度計２９６の少なくとも一方の測定結果に基づいて、弁１２４および弁１２６を制御してよい。また、酸素濃度計２９４および塩化水素濃度計２９６の少なくとも一方の測定結果に基づいて、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁１８２の少なくとも一つを制御してもよい。
【０１０１】
Ｓ４１０において、Ｓ４０８における予め定められた時間が経過した後、制御部１９０は、熱分解炉２５０の内部の温度を３００℃以上６００℃以下の第２の温度に上昇させる。これにより、被処理物１０の熱分解を促進することができる。制御部１９０は、温度計２９２の測定結果に基づいて、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁１８２の少なくとも一つを制御することで、熱分解炉２５０の内部の温度を制御してよい。
【０１０２】
このとき、制御部１９０は、ボイラ１８０を制御して、過熱水蒸気の温度を３００℃以上６００℃以下の温度に設定してよい。制御部１９０は、弁１８２を制御して、過熱水蒸気の供給量を、Ｓ４０８における供給量と比較して減少させてよい。制御部１９０は、バーナー１７０を制御して、熱分解炉２５０に供給する熱量をＳ４０８における供給熱量と比較して増加させてよい。これにより、凝縮部１３０に移送される水蒸気の流量を抑制することができる。
【０１０３】
Ｓ４１２において、制御部１９０は、弁１２２を制御して、熱分解炉２５０から排出されるガスの移送先を凝縮部１３０に変更する。制御部１９０は、Ｓ４０８における予め定められた時間が経過した後、弁１２２を開き、熱分解炉２５０から排出されるガスを凝縮部１３０に移送してよい。制御部１９０は、熱分解炉２５０の内部における酸素もしくは塩素元素を含むガスの濃度、または、濃度の変化率が予め定められた値より小さい場合に、熱分解炉２５０から排出されるガスを凝縮部１３０に移送してもよい。
【０１０４】
Ｓ４１４において、凝縮部１３０が熱分解炉２５０から排出されるガスを冷却して、熱分解ガスを凝縮させる。制御部１９０は、生成油の生成速度が予め定められた値より小さくなった場合に、弁１２２を閉じ、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁１８２の少なくとも一つを制御して熱分解炉２５０の内部の温度を３００℃未満に降温してよい。このとき、制御部１９０は、弁１２４を閉じ、弁１２６を開いて、熱分解炉２５０から排出されるガスを未凝縮ガス燃焼部１６０に移送してよい。
【０１０５】
以上の工程により、熱分解装置１００は、被処理物１０を脱塩素することができる。また、熱分解装置１００は、被処理物１０を熱分解することができる。なお、本実施形態では、熱分解炉２５０に過熱水蒸気を供給して、熱分解炉２５０の内部の温度を第１の温度に昇温および維持することで、予め定められた時間、熱分解炉２５０の内部の温度を第１の温度に維持しながら、熱分解炉２５０の内部に過熱水蒸気を供給する場合について説明した。
【０１０６】
予め定められた時間、熱分解炉２５０の内部の温度を第１の温度に維持しながら、熱分解炉２５０の内部に過熱水蒸気を供給する方法はこれに限定されない。Ｓ４０６とＳ４０８の順番を入れ替えてもよい。例えば、Ｓ４０４の後、過熱水蒸気を供給しない状態で、予め定められた条件を満たすまで、熱分解炉２５０の内部の温度を第１の温度に維持する。次に、予め定められた条件が満たされた場合に、熱分解炉２５０に過熱水蒸気を供給する。その後、Ｓ４１０において、熱分解炉２５０の内部の温度を第２の温度に上昇させてよい。
【０１０７】
この場合の予め定められた条件としては、予め定められた時間が経過すること、酸素濃度計２９４の測定結果が予め定められた値より大きいこと、塩化水素濃度計２９６の測定結果が予め定められた値より大きいこと、熱分解炉２５０の内部における酸素濃度の変化率が予め定められた値より小さいこと、熱分解炉２５０の内部における塩素元素を含むガスの濃度の変化率が予め定められた値より小さいこと、および、これらの条件の組合せを例示することができる。これにより、被処理物１０に含まれる塩素元素および酸素を十分に放出させた後、熱分解炉２５０の内部の気体を過熱水蒸気で置換することができる。
【０１０８】
また、本実施形態では、Ｓ４１０において、Ｓ４０８における予め定められた時間が経過した後、制御部１９０が、熱分解炉２５０の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合について説明した。しかし、熱分解炉２５０の内部の温度を変更するタイミングは、これに限定されない。
【０１０９】
制御部１９０は、Ｓ４０８において予め定められた条件が満たされた場合に、熱分解炉２５０の内部の温度を第２の温度に上昇させてよい。この場合の予め定められた条件としては、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合の条件と同様の条件を例示することができる。なお、条件の組合せおよび条件の設定値は、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合と異なってもよい。
【０１１０】
図５は、熱分解装置５００の一例を概略的に示す。熱分解装置５００は、熱分解装置および脱塩素処理装置の一例であってよい。以下、熱分解装置５００と熱分解装置１００との相違点を中心に説明して、共通する説明については省略する場合がある。
【０１１１】
熱分解装置５００は、脱塩素部５１０と、熱分解部１２０と、凝縮部１３０と、残渣受け容器１４０と、生成油タンク１５０と、未凝縮ガス燃焼部１６０と、バーナー１７０と、ボイラ１８０と、制御部５９０とを備えてよい。熱分解装置５００は、ゲートバルブ２２６、弁５１４、弁５１６、弁１８２および弁５８２を備えてよい。
【０１１２】
熱分解装置１００と熱分解装置５００とは、熱分解装置５００が、投入部１１０の代わりに脱塩素部５１０を備える点で相違する。熱分解装置１００が、熱分解部１２０において、第１の温度における処理と、第２の温度における処理とを実施するのに対して、熱分解装置５００は、脱塩素部５１０において第１の温度における処理を実施して、熱分解部１２０において第２の温度における処理を実施する点で相違する。
【０１１３】
これにより、熱分解装置５００では、被処理物１０を熱分解部１２０に連続的に投入することができる。その結果、熱分解装置５００においては、熱分解部１２０から排出されるガスを熱分解部１２０または未凝縮ガス燃焼部１６０に移送する流路を省略することができる。
【０１１４】
なお、熱分解装置５００はこれに限定されない。熱分解装置５００は、熱分解部１２０から排出されるガスを熱分解部１２０または未凝縮ガス燃焼部１６０に移送する流路を有してよい。熱分解装置５００は、複数の熱分解部１２０を備えてよい。脱塩素部５１０から排出される被処理物１０は、予め定められた順番または条件に基づいて、複数の熱分解部１２０のいずれかに移送されてよい。
【０１１５】
本実施形態において、被処理物１０は脱塩素部５１０に投入される。脱塩素部５１０は、被処理物１０を加熱する。脱塩素部５１０は、低酸素または無酸素の雰囲気下で被処理物１０を加熱してよい。脱塩素部５１０は、酸素濃度が１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下の雰囲気下で被処理物１０を加熱してよい。脱塩素部５１０は、弁５８２を介してボイラ１８０から供給された水蒸気により、被処理物１０を加熱してよい。弁５８２は、水蒸気供給部の一例であってよい。ボイラ１８０は、脱塩素部５１０に過熱水蒸気を供給してよい。
【０１１６】
制御部５９０は、熱分解装置５００を制御してよい。制御部５９０は、制御部１９０が熱分解装置１００を制御したのと同様の方法で、熱分解装置５００を制御してよい。以下、制御部５９０と制御部１９０との相違点を中心に説明して、共通する説明については省略する場合がある。
【０１１７】
制御部５９０は、脱塩素部５１０に配された温度測定部の測定結果に基づいて、熱分解部１２０の熱分解炉の内部の温度を制御してよい。温度測定部は、脱塩素部５１０の内部の温度を測定してよい。制御部５９０は、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁５８２を制御して、脱塩素部５１０の内部の温度を制御してよい。制御部５９０は、脱塩素部５１０の内部の温度を、予め定められた時間、１５０℃以上３００℃未満の第１の温度に維持してよい。
【０１１８】
制御部５９０はゲートバルブ２２６を制御して、被処理物１０を脱塩素部５１０から熱分解部１２０に移送するか否かを選択してよい。制御部５９０は、脱塩素部５１０に配された酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一方の測定結果に基づいて、ゲートバルブ２２６を制御してよい。酸素濃度測定部は、脱塩素部５１０の内部における酸素の濃度を測定してよい。塩素濃度測定部は、脱塩素部５１０の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定してよい。
【０１１９】
制御部５９０は、予め定められた条件が満たされた場合に、ゲートバルブ２２６を開いて、被処理物１０を脱塩素部５１０から熱分解部１２０に移送してよい。この場合の予め定められた条件としては、熱分解装置１００において、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合の条件と同様の条件を例示することができる。
【０１２０】
条件の組合せとしては、温度測定部の測定結果が予め定められた値より大きくなった後、酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一方の測定結果が予め定められた値より小さくなることを例示することができる。温度測定部の測定結果に対する予め定められた値は、第１の温度であってよい。温度測定部の測定結果に対する予め定められた値は、１５０℃であってよい。
【０１２１】
制御部５９０は、弁５１４および弁５１６を制御して、脱塩素部５１０から排出されるガスの移送先を選択してよい。制御部５９０は、脱塩素部５１０に配された酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一方の測定結果に基づいて、脱塩素部５１０から排出されるガスの移送先を選択してよい。
【０１２２】
制御部５９０は、制御部１９０による熱分解炉から排出されるガスの移送先および移送量に制御と同様にして、脱塩素部５１０から排出されるガスを、再度、脱塩素部５１０に供給するか否かを選択してよい。脱塩素部５１０から排出されるガスを脱塩素部５１０に供給しない場合、制御部５９０は、当該ガスを未凝縮ガス燃焼部１６０に移送してよい。
【０１２３】
脱塩素部５１０から排出されるガスを脱塩素部５１０に供給する流路には、スチームトラップが設けられてよい。脱塩素部５１０から排出されるガスが脱塩素部５１０に供給される前に、酸素吸収剤などにより、脱塩素部５１０から排出されるガスから酸素が除去されてよい。
【０１２４】
制御部５９０は、過熱水蒸気を脱塩素部５１０に供給しながら、被処理物１０を加熱してよい。制御部５９０は、塩素元素を含むガスを吸収するガスを脱塩素部５１０に供給しながら、被処理物１０を加熱してよい。塩素元素を含むガスを吸収するガスは、アルカリ性ガスであってよい。アルカリ性ガスは、アンモニアガスであってよい。
【０１２５】
熱分解部１２０は、脱塩素部５１０から排出された被処理物１０を加熱して、熱分解ガスを発生させてよい。熱分解部１２０は、ボイラ１８０から供給される過熱水蒸気を用いて被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、被処理物１０を加熱して発生させたガスを凝縮部１３０に移送してよい。
【０１２６】
図６は、脱塩素部５１０および熱分解部１２０の断面の一例を概略的に示す。図６を用いて、脱塩素部５１０について説明する。なお、投入部１１０との相違点を中心に説明して、共通する説明については省略する場合がある。
【０１２７】
脱塩素部５１０は、筐体２１０と、ゲートバルブ２２２、ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６とを備えてよい。筐体２１０は、ゲートバルブ２２２およびゲートバルブ２２４により仕切られるバッファ部２１２と、ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６により仕切られる押出部２１４とを有してよい。押出部２１４の内部には、被処理物１０を押出部２１４から押し出す押出部材２４４が配されてよい。押出部材２４４は、ロッド２４８を介してシリンダ２４６と連結されてよい。
【０１２８】
脱塩素部５１０は、バッファ部２１２が、水蒸気流入部６５２、アンモニアガス流入部６５４、ガス排出部６６２、温度計６９２、酸素濃度計６９４および塩化水素濃度計６９６を有する点で、投入部１１０と相違する。水蒸気流入部６５２は、バッファ部２１２の内部に水蒸気を供給する。水蒸気流入部６５２は、ボイラ１８０および弁５８２から供給された水蒸気を供給する配管であってよい。水蒸気流入部６５２は、バッファ部２１２の内部に過熱水蒸気を供給してよい。水蒸気流入部６５２は、水蒸気供給部の一例であってよい。
【０１２９】
アンモニアガス流入部６５４は、アンモニアガスをバッファ部２１２の内部に流入させる。アンモニアガス流入部６５４は、配管であってよい。アンモニアガス流入部６５４は、塩素吸収ガス供給部の一例であってよい。アンモニアガス流入部６５４は、水蒸気流入部６５２よりゲートバルブ２２４から遠い位置に配されてよい。ガス排出部６６２は、バッファ部２１２の内部のガスを排出する。ガス排出部６６２は、水蒸気流入部６５２よりゲートバルブ２２４から遠い位置に配されてよい。
【０１３０】
温度計６９２は、バッファ部２１２の内部の温度を測定する。温度計６９２は温度測定部の一例であってよい。酸素濃度計６９４は、バッファ部２１２の内部における酸素ガス濃度を測定する。酸素濃度計６９４は、塩化水素濃度計６９６は、バッファ部２１２の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する。塩化水素濃度計６９６は、塩素濃度測定部の一例であってよい。
【０１３１】
脱塩素部５１０の動作の一例を以下に示す。脱塩素部５１０に投入された被処理物１０は、バッファ部２１２に収容される。水蒸気流入部６５２からバッファ部２１２の内部に過熱水蒸気が供給され、被処理物１０の脱塩素処理が実施される。その後、制御部５９０の指示に基づいてゲートバルブ２２４が開き、被処理物１０がバッファ部２１２から排出される。バッファ部２１２から排出された被処理物１０は押出部２１４に移送され、押出部材２４４により、熱分解炉２５０の内部に投入される。
【０１３２】
図７は、熱分解装置５００における処理方法の一例を概略的に示す。なお、図４に関連して説明した熱分解装置１００における処理方法との相違点を中心に説明して、共通する説明については省略する場合がある。
【０１３３】
本実施形態では、Ｓ７０２において、制御部５９０がゲートバルブ２２４を閉じ、ゲートバルブ２２２を開く。これにより、被処理物１０がバッファ部２１２に投入される。Ｓ７０４において、制御部５９０がボイラ１８０および弁５８２を制御して、水蒸気流入部６５２を介してバッファ部２１２に過熱水蒸気を供給する。これにより、被処理物１０を加熱する。このとき、アンモニアガス流入部６５４を介して、バッファ部２１２にアンモニアガスが供給されてよい。
【０１３４】
Ｓ７０６において、制御部５９０は、温度計６９２の測定結果に基づいて、予め定められた時間、バッファ部２１２の内部の温度を１５０℃以上３００℃未満の第１の温度に維持する。これにより、被処理物１０が塩素元素を有する物質を含む場合には、被処理物１０から塩素元素を含むガスが発生する。被処理物１０が空気または酸素を保持する場合には、被処理物１０が溶解して、被処理物１０から酸素が放出される。この間、制御部５９０は、酸素濃度計６９４および塩化水素濃度計６９６の少なくとも一方の測定結果に基づいて、弁５１４および弁５１６を制御してよい。
【０１３５】
Ｓ７０８において、制御部５９０は、Ｓ７０６における予め定められた時間が経過した後、ゲートバルブ２２６を閉じ、ゲートバルブ２２４を開く。これにより、被処理物１０がバッファ部２１２から排出され、押出部２１４に移送される。次に、制御部５９０は、ゲートバルブ２２４を閉じ、ゲートバルブ２２６を開く。そして、制御部５９０は、シリンダ２４６を伸ばし、押出部材２４４により被処理物１０を熱分解炉２５０の内部に投入する。
【０１３６】
Ｓ７１０において、制御部５９０は、熱分解炉２５０の内部の温度を熱分解炉２５０の内部の温度を３００℃以上６００℃以下の第２の温度に制御する。これにより、投入された被処理物１０が加熱され、熱分解ガスが発生する。Ｓ７１２において、熱分解ガスが凝縮部１３０に移送され、冷却される。これにより、熱分解ガスの一部が凝縮して生成油が得られる。
【０１３７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１３８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１３９】
１０ 被処理物
１００ 熱分解装置
１１０ 投入部
１２０ 熱分解部
１２２ 弁
１２４ 弁
１２６ 弁
１３０ 凝縮部
１４０ 残渣受け容器
１５０ 生成油タンク
１６０ 未凝縮ガス燃焼部
１７０ バーナー
１８０ ボイラ
１８２ 弁
１９０ 制御部
２０２ 架台
２１０ 筐体
２１２ バッファ部
２１４ 押出部
２２２ ゲートバルブ
２２４ ゲートバルブ
２２６ ゲートバルブ
２３２ 弁箱
２３４ 弁体
２３６ シリンダ
２３８ ロッド
２４４ 押出部材
２４６ シリンダ
２４８ ロッド
２５０ 熱分解炉
２５２ 水蒸気流入部
２５４ アンモニアガス流入部
２５８ 駆動ギア
２６０ 排出部
２６２ ガス排出部
２６４ 残渣排出部
２７０ 外筒
２７２ 連結部
２９２ 温度計
２９４ 酸素濃度計
２９６ 塩化水素濃度計
３１０ 駆動部
３１２ 架台
３１４ 支持ローラ
３１６ モータ
３１８ チェーン
５００ 熱分解装置
５１０ 脱塩素部
５１４ 弁
５１６ 弁
５８２ 弁
５９０ 制御部
６５２ 水蒸気流入部
６５４ アンモニアガス流入部
６６２ ガス排出部
６９２ 温度計
６９４ 酸素濃度計
６９６ 塩化水素濃度計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分解装置、脱塩素処理装置、熱分解方法および脱塩素方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックまたは合成樹脂を含む廃棄物を油化する油化装置が知られている。油化装置は、熱分解炉に収容した廃棄物を加熱して熱分解ガスを発生させ、発生した熱分解ガスを凝縮させることで廃棄物を油化する（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２００９−２４９５７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
熱分解ガスは可燃性を有するので、廃棄物は低酸素または無酸素状態の還元性雰囲気下で加熱される。そのため、処理中に廃棄物から酸素が発生する場合には、処理工程および処理装置が複雑になる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉と、加熱炉を加熱する加熱部と、加熱炉に、過熱水蒸気を供給する水蒸気供給部と、加熱炉の内部の温度を測定する温度測定部と、加熱炉の内部の温度を制御する制御部とを備え、制御部は、温度測定部の測定結果に基づき、加熱部および水蒸気供給部の少なくとも一方を制御して、加熱炉の内部の温度を、予め定められた時間、１５０℃以上３００℃未満に維持した後、加熱炉の内部の温度を３００℃以上６００℃以下に制御する熱分解装置を提供することができる。
【０００５】
上記の熱分解装置において、加熱炉から排出された熱分解ガスを凝縮させる凝縮部を更に備えてよい。加熱炉は、加熱炉の内部のガスを排出するガス排出部と、制御部の指示に基づいて、ガス排出部から排出されるガスを凝縮部に移送するか否かを選択する選択部とを備えてよい。上記の熱分解装置において、制御部は、予め定められた時間が経過した後、選択部を制御して、ガス排出部から排出されるガスを凝縮部に供給してよい。
【０００６】
上記の熱分解装置において、加熱炉の内部における酸素ガス濃度を測定する酸素濃度測定部を更に備えてよい。制御部は、酸素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さい場合に、選択部を制御して、ガス排出部から排出されるガスを凝縮部に供給してよい。上記の熱分解装置において、加熱炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する塩素濃度測定部を更に備えてよい。制御部は、塩素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さい場合に、選択部を制御して、ガス排出部から排出されるガスを凝縮部に供給してよい。
【０００７】
上記の熱分解装置において、加熱炉に、塩素元素を含むガスを吸収するガスが供給されてよい。上記の熱分解装置において、塩素元素を含むガスを吸収するガスが、アルカリ性ガスであってよい。
【０００８】
本発明の第２の態様においては、塩素元素を含む脱塩素対象物を加熱する脱塩素部と、脱塩素部を制御する制御部とを備え、脱塩素部は、脱塩素対象物を収容する収容部と、収容部の内部に過熱水蒸気を供給する水蒸気供給部と、収容部の内部のガスを排出するガス排出部と、収容部から脱塩素対象物を排出する収容物排出部と、収容部の内部の温度を測定する温度測定部と、収容部の内部における酸素ガス濃度を測定する酸素濃度測定部、および収容部の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する塩素濃度測定部の少なくとも一方とを有し、制御部は、収容物排出部を制御して、温度測定部の測定結果が予め定められた値より大きくなった後、酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一方の測定結果が予め定められた値より小さくなった場合に、脱塩素対象物を排出させる脱塩素処理装置を提供することができる。
【０００９】
上記の脱塩素処理装置において、収容部に、塩素元素を含むガスを吸収するガスが供給されてよい。
【００１０】
本発明の第３の態様においては、上記の脱塩素処理装置と、脱塩素処理装置から排出された脱塩素対象物を加熱して、熱分解ガスを発生させる熱分解部とを備える熱分解装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の第４の態様においては、有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉の内部に、熱分解対象物を投入する段階と、予め定められた時間、加熱炉の内部の温度を第１の温度に維持しながら、加熱炉の内部に過熱水蒸気を供給する段階と、加熱炉の内部の温度を第１の温度より高い第２の温度に加熱して、熱分解対象物を熱分解する段階とを備える、熱分解方法を提供することができる。
【００１２】
上記の熱分解方法において、熱分解対象を第１の温度に加熱する段階が、予め定められた時間、加熱炉の内部の温度を第１の温度に維持する段階を含んでよい。第１の温度は１５０℃以上３００℃未満であってよく、第２の温度は３００℃以上６００℃以下であってよい。
【００１３】
本発明の第５の態様においては、塩素元素を含む脱塩素対象物を加熱する加熱炉の内部に、脱塩素対象物を投入する段階と、脱塩素対象物を加熱して、塩素元素を含むガスを発生させる段階とを備え、塩素元素を含むガスを発生させる段階が、塩素元素を含むガスを吸収するガスおよび過熱水蒸気を、加熱炉の内部に供給する段階を有する脱塩素方法を提供することができる。
【００１４】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】熱分解装置１００の一例を概略的に示す。
【図２】投入部１１０および熱分解部１２０の断面の一例を概略的に示す。
【図３】投入部１１０および熱分解部１２０のＡ−Ａ'断面の一例を概略的に示す。
【図４】熱分解装置１００における処理方法の一例を概略的に示す。
【図５】熱分解装置５００の一例を概略的に示す。
【図６】脱塩素部５１０および熱分解部１２０の断面の一例を概略的に示す。
【図７】熱分解装置５００における処理方法の一例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１７】
図面を参照して、実施形態について説明するが、図面の記載において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して重複する説明を省く場合がある。なお、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、説明の都合上、図面相互間においても互いの寸法の関係又は比率が異なる部分が含まれる場合がある。
【００１８】
図１は、熱分解装置１００の一例を概略的に示す。熱分解装置１００は、投入部１１０と、熱分解部１２０と、凝縮部１３０と、残渣受け容器１４０と、生成油タンク１５０と、未凝縮ガス燃焼部１６０と、バーナー１７０と、ボイラ１８０と、制御部１９０とを備えてよい。熱分解装置１００は、弁１２２、弁１２４、弁１２６および弁１８２を備えてよい。
【００１９】
熱分解装置１００は、熱分解装置および脱塩素処理装置の一例であってよい。バーナー１７０およびボイラ１８０は、加熱部の一例であってよい。ボイラ１８０および弁１８２は、水蒸気供給部の一例であってよい。弁１２２、弁１２４、弁１２６および弁１８２は、流体の流量を調整する流量調整部材の一例であってよい。弁１２２は、選択部の一例であってよい。
【００２０】
本実施形態において、被処理物１０は投入部１１０に投入され、熱分解部１２０に移送される。熱分解部１２０は被処理物１０を加熱する。被処理物１０が樹脂を含む場合、被処理物１０を加熱すると樹脂が溶融する。被処理物１０が有機物を含む場合、被処理物１０を加熱すると熱分解ガスが発生する。熱分解ガスは、炭素元素を有する物質を含む。
【００２１】
被処理物１０が塩素元素を有する物質を含む場合、被処理物１０を加熱すると、塩素元素を有する物質の一部が解離して生成された物質を含むガス（塩素元素を含むガスを称する場合がある。）が発生する。これにより、被処理物１０の脱塩素処理を実施することができ、塩素元素の少ない残渣を得ることができる。塩素元素を含むガスとして、塩化水素を例示することができる。
【００２２】
熱分解部１２０で発生した熱分解ガスは、凝縮部１３０に移送される。熱分解部１２０で熱分解しなかった被処理物１０（残渣と称する場合がある。）は、残渣受け容器１４０に移送される。凝縮部１３０は、熱分解ガスを冷却する。冷却された熱分解ガスの少なくとも一部が凝縮して、油（生成油と称する場合がある。）が生成される。
【００２３】
凝縮部１３０で得られた生成油は生成油タンク１５０に移送される。凝縮部１３０で凝縮しなかった熱分解ガス（未凝縮ガスと称する場合がある。）は、未凝縮ガス燃焼部１６０またはバーナー１７０に移送される。未凝縮ガス燃焼部１６０は、未凝縮ガスを燃焼させて燃焼ガスとして排出する。バーナー１７０は、未凝縮ガスを燃焼させて得られた熱または熱風を熱分解部１２０に供給する。
【００２４】
残渣、生成油および未凝縮ガスは、バーナー１７０、ボイラ１８０またはその他の装置の燃料として利用されてよい。未凝縮ガス燃焼部１６０から排出される燃焼ガスは、ボイラ１８０またはその他の装置の熱源として利用されてよい。未凝縮ガス燃焼部１６０およびバーナー１７０の廃熱は、ボイラ１８０またはその他の装置の熱源として利用されてよい。熱分解装置１００の廃熱は、その他の装置の熱源として利用されてよい。生成油は、蒸留塔または精留塔を用いて精製されてよい。熱分解ガスは、改質された後、凝縮部１３０に移送されてよい。
【００２５】
被処理物１０は、プラスチック、合成樹脂、木材、紙などの有機物を含んでよい。医療廃棄物、感染性廃棄物、廃プラスチック、廃木材、生ごみなどの有機性廃棄物を含んでよい。被処理物１０は、熱分解対象物の一例であってよい。被処理物１０は、塩素元素を含む物質を含んでよい。塩素元素を含む物質としては、ポリ塩化ビニルなどの塩化ビニル樹脂を例示することができる。被処理物１０は、脱塩素対象物の一例であってよい。
【００２６】
被処理物１０は、熱分解装置１００に投入される前に破砕または溶融されてよい。被処理物１０は、熱分解装置１００に投入される前に、金属、土砂、硝子、セラミックなどの異物が除去されてよい。被処理物１０は、内部に空気または酸素を保持する容器であってもよい。例えば、医療廃棄物は、蓋のついた樹脂製の容器に収容される。この場合、樹脂製の容器の内部には医療廃棄物だけでなく、空気も保持される。
【００２７】
投入部１１０は、熱分解装置１００に投入された被処理物１０を一時的に収容してよい。投入部１１０は、被処理物１０を収容する前に、投入部１１０の内部の雰囲気を調整してよい。投入部１１０の内部の気体を排出したり、投入部１１０の内部の気体を外部の空気で置換したりすることで、投入部１１０の内部の雰囲気を調整してよい。これにより、熱分解部１２０の内部の気体が、外部に漏出することを防止することができる。
【００２８】
投入部１１０は、収容した被処理物１０を熱分解部１２０に移送してよい。投入部１１０は、被処理物１０を熱分解部１２０に移送する前に、投入部１１０の内部の雰囲気を調整してよい。投入部１１０の内部の気体を排出したり、投入部１１０の内部の気体を酸素濃度が低い気体で置換したりすることで、投入部１１０の内部の雰囲気を調整してよい。これにより、熱分解部１２０における雰囲気の変動を抑制することができる。
【００２９】
投入部１１０の内部の酸素濃度は、１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下に調整されることが好ましい。これにより、熱分解部１２０を安全に運転することができる。また、熱分解部１２０において、安定的に熱分解ガスを発生させることができる。
【００３０】
熱分解部１２０は、被処理物１０を収容する熱分解炉を有してよい。熱分解炉は加熱炉、脱塩素部、および収容部の一例であってよい。熱分解部１２０は、熱分解炉に収容した被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、低酸素または無酸素の雰囲気下で被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、酸素濃度が１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下の雰囲気下で被処理物１０を加熱してよい。これにより、安定的に熱分解ガスを発生させることができる。
【００３１】
熱分解部１２０としては、ガス化炉、スクリューコンベア、ロータリーキルンを例示することができる。熱分解部１２０は、外熱式のロータリーキルンであってよい。熱分解部１２０は、熱分解炉の内部の温度を測定する温度測定部を有してよい。熱分解部１２０は、熱分解炉の内部における酸素ガス濃度を測定する酸素濃度測定部と、熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する塩素濃度測定部との少なくとも一方を有してよい。これにより、熱分解炉の内部の状態を把握することができる。
【００３２】
熱分解部１２０は、バーナー１７０から供給された熱により被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、ボイラ１８０から供給された水蒸気により被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、バーナー１７０から供給された熱で熱分解炉を加熱しながら、熱分解炉に水蒸気を供給してもよい。
【００３３】
熱分解部１２０は、過熱水蒸気を熱分解炉に供給してよい。熱分解部１２０は、熱分解炉に過熱水蒸気を供給しながら被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、予め定められた条件が満たされた場合に、熱分解炉に過熱水蒸気を供給して、熱分解炉内の雰囲気を過熱水蒸気で置換してもよい。
【００３４】
過熱水蒸気は熱媒体としての特性に優れるので、熱分解炉に過熱水蒸気を供給することで、被処理物１０を効率よく加熱することができる。また、被処理物１０を均一に加熱することができる。過熱水蒸気中の酸素濃度は非常に小さいので、熱分解炉に過熱水蒸気を供給することで、熱分解炉の内部の酸素濃度を低下させることができる。
【００３５】
過熱水蒸気は常圧過熱水蒸気であってよい。過熱水蒸気の圧力は０．１〜０．６ＭＰａであってもよい。過熱水蒸気の温度は、１００〜８００℃、好ましくは１５０〜６００℃であってよい。過熱水蒸気中の酸素濃度は０．１体積％〜０．５体積％であってよい。
【００３６】
本発明者らは、熱分解炉に過熱水蒸気を供給しながら被処理物１０を加熱することで、被処理物１０の脱塩素処理が促進されることを見出した。詳細な原理は不明であるが、熱分解炉に過熱水蒸気を供給することで、加水分解反応により被処理物１０の分解が促進されることが考えられる。また、塩素元素を含むガスが過熱水蒸気に吸収されたり、過熱水蒸気とともに熱分解炉から排出されることで、熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度が低下して、被処理物１０の分解が進行する方向に平衡状態が移動することが考えられる。
【００３７】
熱分解部１２０は、熱分解炉に、塩素元素を含むガスを吸収するガス供給してよい。塩素元素を含むガスを吸収するガスは、アルカリ性ガスであってよい。アルカリ性ガスは、アンモニアガスであってよい。これにより、脱塩素反応を促進することができる。また、熱分解炉から塩素元素を効率よく排出することができる。
【００３８】
被処理物１０の熱分解反応は、物質の種類に応じて定まる温度を超えると、急激に進行する。また、一般に、熱分解反応の開始温度は、脱塩素反応の開始温度より高い。そこで、熱分解部１２０は、熱分解ガスの発生量が少ない間は、熱分解炉から排出されるガスを未凝縮ガス燃焼部１６０に移送してよい。あるいは、熱分解炉から排出されるガスの一部または全部を、再度、熱分解炉に供給してもよい。
【００３９】
このとき、熱分解炉から排出されるガスの流路にスチームトラップを設けて、ドレインを除去してよい。これにより、ドレインとともに塩化水素などの水溶性の物質を系外に排出することができる。また、熱分解炉から排出されるガスを、再度、熱分解炉に供給する前に、酸素吸収剤などを用いて酸素を除去してよい。
【００４０】
熱分解炉から排出されるガスを未凝縮ガス燃焼部１６０に移送することで、当該ガス中にウイルス、細菌、真菌、微生物、病原体などが含まれる可能性がある場合でも、当該ガスを未凝縮ガス燃焼部１６０で燃焼させることにより、当該ガスを滅菌することができる。熱分解炉から排出されるガスの一部または全部を、再度、熱分解炉に供給することで、過熱水蒸気を効率よく使用することができる。
【００４１】
熱分解部１２０は、熱分解ガスの発生量が増加する時期に合わせて、熱分解炉から排出されたガスを凝縮部１３０に移送してよい。熱分解炉から排出されたガスを凝縮部１３０に移送する条件としては、熱分解炉の内部の温度が予め定められた値より大きい場合、熱分解炉の内部の酸素の濃度が予め定められた値より小さい、熱分解炉の内部の塩素元素を含むガスの濃度が予め定められた値より小さい場合を例示することができる。熱分解部１２０は、予め定められた時間、予め定められた条件が継続した場合に、熱分解炉から排出されたガスを凝縮部１３０に移送してもよい。
【００４２】
生成油または残渣を燃料などに再利用するとき、生成油または残渣に含まれる不純物の濃度、比重または発熱量について、予め定められた基準を満たすことを求められる場合がある。しかし、熱分解炉の内部の温度が予め定められた値より大きい場合または熱分解炉の内部の酸素の濃度が予め定められた値より小さい場合には、比較的安定した状態で熱分解反応を実施することができる。
【００４３】
これにより、熱分解ガスに含まれる分子の分子量を制御することができ、生成油の品質を向上させることができる。また、このような場合には、被処理物から塩素元素を含むガスがすでに十分に放出されていることが期待されるので、生成油中の塩素濃度を低減することができる。熱分解炉の内部の塩素元素を含むガスの濃度が予め定められた値より小さい場合に、熱分解炉から排出されたガスを凝縮部１３０に移送することで、凝縮部１３０に移送される塩素元素を含むガスの量を抑制して、生成油中の塩素濃度を低減することができる。
【００４４】
なお、本願明細書において、塩素元素を含むガスの濃度を塩素濃度と称する場合がある。上述の通り、塩素元素を含むガスは、塩素に限らず、塩化水素をも含む。被処理物１０がプラスチックまたは合成樹脂を多く含む場合、塩素元素を含むガスは塩化水素を多く含む。そこで、塩化水素の濃度を測定して、塩素元素を含むガスの濃度としてもよい。
【００４５】
弁１２２、弁１２４および弁１２６は、熱分解部１２０から排出されるガスの移送先を選択してよい。弁１２２は、制御部１９０の指示に基づいて、熱分解部１２０から排出されるガスを凝縮部１３０に移送するか否かを選択してよい。弁１２４は、制御部１９０の指示に基づいて、熱分解部１２０から排出されるガスを熱分解部１２０に返送させるか否かを選択してよい。弁１２６は、制御部１９０の指示に基づいて、熱分解部１２０から排出されるガスを未凝縮ガス燃焼部１６０に移送させるか否かを選択してよい。
【００４６】
なお、本実施形態においては、熱分解炉に過熱水蒸気が供給される場合について説明した。熱分解炉に供給される流体は過熱水蒸気であることが好ましいが、これに限定されない。熱分解炉に供給される流体は、熱媒体として優れた流体であってよい。熱分解炉に供給される流体は、酸素濃度が１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下の流体であってよい。熱分解炉に供給される流体は、有機物の加水分解反応を促進する物質を含んでよい。熱分解炉に供給される流体は、塩素元素を含むガスを吸収する物質を含んでよい。
【００４７】
熱分解炉の内部の雰囲気を低酸素状態または無酸素状態に維持することを目的とする場合には、熱分解炉に供給される流体は、酸素濃度が１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下のガスであってよい。熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度を低減させることを目的とする場合には、熱分解炉に供給する流体は、塩素元素を含むガスを吸収するガスであってよい。
【００４８】
なお、本実施形態においては、熱分解炉に被処理物１０を投入し、被処理物１０を加熱することで熱分解ガスを発生させる場合について説明した。しかし、熱分解ガスの発生方法はこれに限定されない。熱分解炉に被処理物１０と、鉄、銅などの金属とを投入して、被処理物１０を鉄、銅などの金属と接触させながら加熱してもよい。これにより、被処理物１０からの熱分解ガスまたは塩素元素を含むガスの放出を促進させることができる。
【００４９】
鉄、銅などの金属は、粉末状であってよく、塊状であってもよい。熱分解炉の内部に、球状の金属、金属が担持された球状のセラミック、表面を金属で覆われた球状のセラミックなどが配されてもよい。
【００５０】
凝縮部１３０は、熱分解部１２０から排出された熱分解ガスを凝縮させてよい。凝縮部１３０は、生成油と熱分解ガスとを接触させることで、熱分解ガスを凝縮させてよい。凝凝縮部１３０は、熱交換器により熱分解ガスを冷却することで、熱分解ガスを凝縮させてよい。凝縮部１３０は、未凝縮ガスを、未凝縮ガス燃焼部１６０またはバーナー１７０に移送してよい。
【００５１】
残渣受け容器１４０は、熱分解部１２０から排出される残渣を貯留する。残渣受け容器１４０は、内部に水を貯留してよい。これにより、残渣を冷却することができる。また、残渣に水分を含ませることにより、粉塵の発生を抑制することができる。生成油タンク１５０は、凝縮部１３０で得られた生成油を貯留する。
【００５２】
未凝縮ガス燃焼部１６０は、凝縮部１３０から移送された未凝縮ガスを燃焼させる。未凝縮ガス燃焼部１６０は、燃焼ガスの温度が８００℃以上の温度を保ちつつ、２秒以上滞留できる燃焼室を有してよい。未凝縮ガス燃焼部１６０は、燃焼ガスを排ガス処理設備などにより無害化した後、外部に排出してよい。
【００５３】
バーナー１７０は、熱分解部１２０の熱分解炉を加熱する。バーナー１７０は、熱分解炉を直接加熱してもよく、熱分解炉に熱風を供給することで熱分解炉を加熱してもよい。バーナー１７０は、制御部１９０の指示に基づいて、熱分解炉を加熱してよい。
【００５４】
ボイラ１８０は、熱分解部１２０の熱分解炉に水蒸気を供給してよい。ボイラ１８０は、制御部１９０の指示に基づいて、水蒸気の温度及び圧力を調整してよい。ボイラ１８０は、過熱水蒸気を供給してよい。弁１８２は、制御部１９０の指示に基づいて、熱分解部１２０に供給する水蒸気の流量を調整してよい。
【００５５】
制御部１９０は、熱分解装置１００を制御する。制御部１９０は、熱分解部１２０の熱分解炉の内部の温度を制御してよい。制御部１９０は、温度測定部の測定結果に基づいて、熱分解部１２０の熱分解炉の内部の温度を制御してよい。制御部１９０は、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁１８２の少なくとも一つを制御して、熱分解部１２０の熱分解炉の内部の温度を制御してよい。制御部１９０は、バーナー１７０の燃焼温度、バーナー１７０から熱分解部１２０に供給される熱風の温度および流量、ボイラ１８０が発生させる水蒸気の温度、圧力および発生量、ならびに、弁１８２の開度から選択される少なくとも一つを制御してよい。
【００５６】
制御部１９０は、予め定められた条件が満たされるまでの間、熱分解炉の内部の温度を１５０℃以上３００℃未満の第１の温度に維持した後、予め定められた条件が満たされた場合に、熱分解炉の内部の温度を３００℃以上６００℃以下の第２の温度に上昇させてよい。制御部１９０による温度制御の例としては、熱分解炉の内部の温度を、予め定められた時間、１５０℃以上３００℃未満の第１の温度に維持した後、熱分解炉の内部の温度を３００℃以上６００℃以下の第２の温度に制御することを例示することができる。
【００５７】
第１の温度は、１５０℃以上２５０℃以下であることが好ましい。第２の温度は、４００℃以上６００℃以下であることが好ましい。ここで、熱分解炉の内部の温度を第１の温度に維持するとは、熱分解炉の内部の温度を予め定められた温度範囲内に維持することをいう。熱分解炉の内部の温度を第２の温度に制御するとは、熱分解炉の内部の温度が予め定められた温度範囲内で推移するように制御することをいう。
【００５８】
予め定められた条件としては、予め定められた時点を基準として、予め定められた時間が経過したこと、温度測定部の測定結果が予め定められた値より大きいこと、酸素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さいこと、熱分解炉の内部における酸素の濃度の変化率が予め定められた値より小さいこと、塩素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さいこと、熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度の変化率が予め定められた値より小さいこと、および、これらの組合せを例示することができる。濃度の変化率は、予め定められた時間における濃度の変化量を、当該予め定められた時間で除して算出することができる。
【００５９】
予め定められた時点を基準として、予め定められた時間が経過したことの一例は、被処理物１０を熱分解炉に投入してから予め定められた時間が経過したこと、または、熱分解炉の温度が第１の温度になってから予め定められた時間が経過したことであってよい。温度測定部の測定結果に対する予め定められた値は、第１の温度であってよい。熱分解炉の内部における酸素の濃度の変化率は、酸素濃度測定部の測定結果に基づいて算出してよい。熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度または濃度の変化率は、塩素濃度測定部の測定結果に基づいて算出してよい。
【００６０】
一般に、有機物を３００℃以上に加熱することで、有機物の熱分解反応が急激に促進される。そこで、熱分解炉の内部の温度を、第２の温度に上昇させることで、被処理物１０の熱分解反応を促進することができる。
【００６１】
一方、被処理物１０を３００℃以上に加熱すると、被処理物１０の種類によっては、熱分解ガスとともに酸素が発生して、熱分解反応が不安定になる可能性がある。また、被処理物１０の種類によっては、塩素元素を含むガスが発生して、生成油中の塩素濃度が増加する可能性がある。さらに、被処理物１０が病原体で汚染されている可能性がある場合には、被処理物１０を滅菌した後、熱分解部１２０から排出することが望まれる。
【００６２】
熱分解炉の内部の温度を、予め定められた時間、第１の温度に維持することで、被処理物１０を溶融させることができる。これにより、被処理物１０が内部に空気または酸素を保持している場合に、被処理物１０から空気または酸素を放出させることができる。また、被処理物１０が、過酸化水素のような、反応により酸素を発生させる物質を含む場合に、当該物質を反応させて酸素を放出させることができる。
【００６３】
そこで、熱分解炉の内部の温度を３００℃以上に加熱する前に、上記の処理を実施することで、被処理物１０の熱分解反応が活発になる前に、熱分解炉の内部から酸素を排出することができる。これにより、その後、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させた場合に、熱分解炉の内部を低酸素または無酸素状態に維持することができる。
【００６４】
熱分解炉の内部の温度を、予め定められた時間、第１の温度に維持することで、被処理物１０が塩素元素を有する物質を含む場合に、塩素元素を含むガスを発生させることができる。そこで、熱分解炉の内部の温度を３００℃以上に加熱する前に、上記の処理を実施することで、被処理物１０の熱分解反応が活発になる前に、被処理物１０の脱塩素処理を実施することができる。これにより、その後、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させた場合に、熱分解ガス中に塩素元素を含むガスが混入することを抑制することができる。
【００６５】
熱分解炉の内部の温度を、予め定められた時間、第１の温度に維持することで、被処理物１０を滅菌することができる。この場合、予め定められた時間は、被処理物１０および熱分解炉の内部を滅菌するのに十分な時間であってよい。予め定められた時間は、２０分以上９０分以下であってよい。
【００６６】
制御部１９０は、弁１２２、弁１２４および弁１２６の開度を制御してよい。制御部１９０は、温度測定部、酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一つの測定結果に基づいて、弁１２２、弁１２４および弁１２６を制御してよい。制御部１９０は、弁１２２を制御して、熱分解炉から排出されるガスを凝縮部１３０に移送するか否かを選択してよい。
【００６７】
制御部１９０は、予め定められた条件が満たされるまでの間、弁１２２を閉じて、熱分解炉から排出されるガスを熱分解炉または未凝縮ガス燃焼部１６０に供給してよい。制御部１９０は、予め定められた条件が満たされた場合に、弁１２２を開き、弁１２４および弁１２６を閉じて、熱分解炉から排出されるガスを凝縮部１３０に供給してよい。これにより、生成油の品質を向上させることができる。
【００６８】
この場合の予め定められた条件としては、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合の条件と同様の条件を例示することができる。なお、条件の組合せおよび条件の設定値は、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合と異なってもよい。
【００６９】
制御部１９０は、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させた後、予め定められた条件が満たされた場合に、熱分解部１２０を制御して残渣を排出させてよい。これにより、残留塩素の少ない残渣が得られるので、熱分解装置１００を脱塩素処理装置として用いることができる。この場合の予め定められた条件としては、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合の条件と同様の条件を例示することができる。なお、条件の組合せおよび条件の設定値は、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合と異なってもよい。
【００７０】
弁１２２が閉じられている間、制御部１９０は、弁１２２および弁１２４を制御して、熱分解炉から排出されるガスの移送先および移送量を制御してよい。制御部１９０は、温度測定部、酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一つの測定結果に基づいて、弁１２４および弁１２６の開度を制御してよい。
【００７１】
制御部１９０は、酸素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より大きい場合に、弁１２４の開度を小さくし、弁１２６の開度を大きくしてよい。このとき、制御部１９０は、弁１２４を閉じてもよい。これにより、酸素濃度の大きなガスが熱分解炉に流入することが抑制されるので、熱分解炉の内部を低酸素または無酸素状態に維持することができる。その結果、生成油の品質を向上させることができる。このとき、制御部１９０は、弁１８２を制御して、熱分解部１２０に供給される水蒸気の流量を増加させてもよい。
【００７２】
制御部１９０は、塩素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より大きい場合に、弁１２４の開度を小さくし、弁１２６の開度を大きくしてよい。このとき、制御部１９０は、弁１２４を閉じてもよい。これにより、熱分解炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度を低減させることができる。このとき、制御部１９０は、弁１８２を制御して、熱分解部１２０に供給される水蒸気の流量を増加させてもよい。
【００７３】
制御部１９０は、温度計測部の測定結果が３００℃または第２の温度より大きく、かつ、酸素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より大きい場合には、バーナー１７０およびボイラ１８０を制御して、熱分解炉の内部の温度を３００℃未満に下げてよい。制御部１９０は、バーナー１７０から熱分解炉への熱風の供給を停止させ、ボイラ１８０から熱分解炉の内部に３００℃未満好ましくは１００℃〜１５０度の水蒸気を供給させることで、熱分解炉の内部の温度を３００℃未満に下げてよい。これにより、熱分解炉の酸素濃度が大きな状態で、被処理物１０が熱分解することを抑制することができる。その結果、熱分解部１２０を安全に運転することができる。
【００７４】
以上の記載から明らかなとおり、本願明細書には、有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉の内部に、熱分解対象物を投入する段階と、予め定められた時間、加熱炉の内部の温度を第１の温度に維持しながら、加熱炉の内部に過熱水蒸気を供給する段階と、加熱炉の内部の温度を第１の温度より高い第２の温度に加熱して、熱分解対象物を熱分解する段階とを備える熱分解方法が記載されている。また、塩素元素を含む脱塩素対象物を加熱する加熱炉の内部に、脱塩素対象物を投入する段階と、脱塩素対象物を加熱して塩素元素を含むガスを発生させる段階とを備え、塩素元素を含むガスを発生させる段階が、塩素元素を含むガスを吸収するガスおよび過熱水蒸気を、加熱炉の内部に供給する段階を有する脱塩素方法が記載されている。
【００７５】
図２は、投入部１１０および熱分解部１２０の断面の一例を概略的に示す。図３は、投入部１１０および熱分解部１２０のＡ−Ａ'断面の一例を概略的に示す。図２および図３は、投入部１１０および熱分解部１２０を、バーナー１７０および架台２０２とともに示す。図２および図３を用いて、投入部１１０および熱分解部１２０について説明する。
【００７６】
本実施形態において、架台２０２の上部に熱分解部１２０が配され、架台２０２の下部にバーナー１７０が配される。投入部１１０は、筐体２１０と、ゲートバルブ２２２、ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６とを備えてよい。熱分解部１２０は、熱分解炉２５０と、排出部２６０と、外筒２７０と、駆動部３１０とを備えてよい。投入部１１０は熱分解部１２０に連結してよい。筐体２１０と熱分解炉２５０とは、ゲートバルブ２２６を介して連通してよい。
【００７７】
まず、投入部１１０の各部について説明する。筐体２１０は、ゲートバルブ２２２およびゲートバルブ２２４により仕切られるバッファ部２１２と、ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６により仕切られる押出部２１４とを有してよい。バッファ部２１２および押出部２１４は、収容部の一例であってよい。
【００７８】
バッファ部２１２は、熱分解装置１００に投入された被処理物１０を一時的に収容してよい。バッファ部２１２は、収容した被処理物１０を押出部２１４に移送してよい。バッファ部２１２は、熱分解装置１００の外部の空気が押出部２１４の内部に流入することを防止してよい。バッファ部２１２は、押出部２１４の内部の気体を熱分解装置１００の内部に保持してよい。
【００７９】
押出部２１４は、バッファ部２１２から排出された被処理物１０を熱分解炉２５０に移送してよい。押出部２１４は、熱分解装置１００の外部の空気が熱分解炉２５０の内部に流入することを防止してよい。押出部２１４は、熱分解炉２５０の内部の気体を熱分解装置１００内部に保持してよい。
【００８０】
押出部２１４の内部には、被処理物１０を押出部２１４から押し出す押出部材２４４が配されてよい。押出部材２４４は、ロッド２４８に連結されてよい。押出部材２４４は、シリンダ２４６がロッド２４８を伸縮させることで、被処理物１０を押出部２１４の内部から押し出して、被処理物１０を熱分解炉２５０の内部に移送してよい。
【００８１】
ゲートバルブ２２２は、熱分解装置１００の外部とバッファ部２１２の内部とを連結および遮断してよい。ゲートバルブ２２４は、バッファ部２１２の内部と押出部２１４の内部とを連結および遮断してよい。ゲートバルブ２２６は、押出部２１４の内部と熱分解炉２５０の内部とを連結および遮断してよい。ゲートバルブ２２２、ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６は、筐体２１０を複数の区画に仕切る仕切部材の一例であってよい。ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６は、収容物排出部の一例であってよい。
【００８２】
ゲートバルブ２２２は、弁箱２３２と、弁体２３４と、シリンダ２３６と、ロッド２３８とを有してよい。弁箱２３２は、弁体２３４を移動可能に収容する。弁体２３４はロッド２３８に連結されてよく、シリンダ２３６がロッド２３８を伸縮させることで、弁体２３４が筐体２１０の外部とバッファ部２１２の内部とを連結および遮断してよい。ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６は、ゲートバルブ２２２と同様の構成を有してよい。
【００８３】
投入部１１０の動作の一例を以下に示す。本実施形態において、投入部１１０は、ゲートバルブ２２４が閉じた状態でゲートバルブ２２２を開き、投入された被処理物１０をバッファ部２１２に収容する。投入部１１０は、ゲートバルブ２２２を開く前に、バッファ部２１２の内部の雰囲気を調整してよい。バッファ部２１２の内部の酸素濃度は、１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下に調整されてよい。図示しない給排気機構によりバッファ部２１２の内部の気体が排気されてよい。また、バッファ部２１２の内部に過熱水蒸気が供給され、バッファ部２１２の内部の気体が過熱水蒸気で置換されてよい。
【００８４】
次に、投入部１１０は、ゲートバルブ２２２を閉じ、ゲートバルブ２２４を開くことで、被処理物１０を押出部２１４に排出する。このとき、シリンダ２４６がロッド２４８を収納していることが好ましい。また、ゲートバルブ２２６が閉じていることが好ましい。次に、投入部１１０は、ゲートバルブ２２４を閉じ、ゲートバルブ２２６を開く。その後、シリンダ２４６がロッド２４８を伸ばして、押出部材２４４が被処理物１０を押し出すことで、被処理物１０を熱分解炉２５０に移送する。そして、シリンダ２４６がロッド２４８を収納した後、投入部１１０がゲートバルブ２２６を閉じる。
【００８５】
これにより、投入部１１０が熱分解炉２５０に被処理物１０を投入することができる。このとき、ゲートバルブ２２４が閉じているので、熱分解部１２０の内部の気体が外部に漏出することを防止することができる。また、熱分解部１２０における雰囲気の変動を抑制することができる。
【００８６】
次に、熱分解部１２０の各部について説明する。本実施形態において、熱分解部１２０は、外熱式のロータリーキルンであってよい。熱分解炉２５０は、被処理物１０を収容する。熱分解炉２５０は、被処理物１０を加熱する。熱分解炉２５０は、加熱炉、脱塩素部および収容部の一例であってよい。熱分解炉２５０は、円筒状の形状を有してよい。熱分解炉２５０は、一方の端部において投入部１１０と連結され、他方の端部において排出部２６０と連結されてよい。熱分解炉２５０は、投入部１１０および排出部２６０と回転可能に連結されてよい。熱分解炉２５０と、投入部１１０および排出部２６０との連結部分は、シールされてよい。
【００８７】
熱分解炉２５０は、駆動部３１０により回転駆動されてよい。本実施形態において、駆動部３１０の動力が熱分解炉２５０の駆動ギア２５８に伝達され、熱分解炉２５０が回転する。熱分解炉２５０の回転方向は、周期的に切り替えられてよい。熱分解炉２５０の回転軸は、水平方向からわずかに傾いてよい。これにより、熱分解炉２５０は、収容した被処理物１０を加熱しながら、一方の端部から他方の端部に移送することができる。熱分解炉２５０の少なくとも一部は、外筒２７０に覆われてよい。バーナー１７０から外筒２７０に送風される熱風により、熱分解炉２５０の外部が加熱されることで、被処理物１０が加熱されてよい。
【００８８】
熱分解炉２５０は、水蒸気流入部２５２と、アンモニアガス流入部２５４と、温度計２９２を有してよい。水蒸気流入部２５２は、ボイラ１８０および弁１８２が供給する水蒸気を熱分解炉２５０の内部に流入させる。水蒸気流入部２５２は、配管であってよい。水蒸気流入部２５２は、水蒸気供給部の一例であってよい。
【００８９】
アンモニアガス流入部２５４は、アンモニアガスを熱分解炉２５０の内部に流入させる。アンモニアガス流入部２５４は、配管であってよい。アンモニアガスは、塩素元素を含むガスを吸収するガスの一例であってよい。アンモニアガス流入部２５４は、塩素元素を含むガスを吸収するガスを供給する塩素吸収ガス供給部の一例であってよい。温度計２９２は、熱分解炉２５０の内部の温度を測定してよい。温度計２９２は、温度測定部の一例であってよい。
【００９０】
排出部２６０は、ガス排出部２６２と、残渣排出部２６４とを有してよい。排出部２６０は、熱分解炉２５０から移送される被処理物１０の残渣と、熱分解炉２５０から排出されるガスとを分離してよい。ガス排出部２６２は、熱分解炉２５０の内部のガスを排出してよい。ガス排出部２６２から排出されたガスは、弁１２２を介して凝縮部１３０に移送されてよい。ガス排出部２６２から排出されたガスは、弁１２４を介して、再度、熱分解炉２５０に供給されてよい。ガス排出部２６２から排出されたガスは、弁１２６を介して、未凝縮ガス燃焼部１６０に移送されてよい。
【００９１】
ガス排出部２６２には、酸素濃度計２９４および塩化水素濃度計２９６が配されてよい。酸素濃度計２９４は、熱分解炉２５０の内部における酸素ガス濃度を測定してよい。酸素濃度計２９４は、横河電機株式会社製のＺＲ２０２ＧまたはＺＲ２２ＧおよびＺＲ４０２Ｇであってよい。酸素濃度計２９４は、酸素濃度計測部の一例であってよい。塩化水素濃度計２９６は、熱分解炉２５０の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定してよい。塩化水素濃度計２９６は、京都電子工業株式会社製のＨＬ−３６Ｎであってよい。塩化水素濃度計２９６は、塩素濃度計測部の一例であってよい。
【００９２】
残渣排出部２６４は、熱分解炉２５０から移送される被処理物１０の残渣を排出してよい。残渣排出部２６４は、残渣を残渣受け容器１４０に移送してよい。熱分解装置１００を脱塩素処理に用いる場合には、残渣排出部２６４は、制御部１９０の指示に基づいて、予め定められた時間が経過した後、または、熱分解炉２５０に被処理物１０を投入してから、温度計２９２の測定結果が１５０℃以上になった後、酸素濃度計２９４および塩化水素濃度計２９６の少なくとも一方の測定結果が予め定められた値より小さくなった場合に、残渣を排出してよい。残渣排出部２６４は、収容物排出部の一例であってよい。
【００９３】
外筒２７０は、熱分解炉２５０を加熱してよい。外筒２７０は、熱分解炉２５０の少なくとも一部を覆ってよい。外筒２７０の内部には、バーナー１７０から連結部２７２を介して熱風が供給されてよい。外筒２７０は加熱部の一例であってよい。
【００９４】
駆動部３１０は、熱分解炉２５０を駆動してよい。駆動部３１０は、架台３１２と、支持ローラ３１４と、モータ３１６と、チェーン３１８とを有してよい。架台３１２は、支持ローラ３１４およびモータ３１６を支持してよい。支持ローラ３１４は、熱分解炉２５０を回転可能に支持してよい。モータ３１６は、チェーン３１８を介して駆動ギア２５８を回転させてよい。チェーン３１８は、モータ３１６および駆動ギア２５８との間に掛け渡され、モータ３１６の動力を駆動ギア２５８に伝達してよい。
【００９５】
図４は、熱分解装置１００における処理方法の一例を概略的に示す。本実施形態では、Ｓ４０２において、制御部１９０が、弁１２２および弁１２４を閉じ、弁１２６を開く。これにより、熱分解炉２５０から排出されるガスの移送先を未凝縮ガス燃焼部１６０に設定することができる。
【００９６】
Ｓ４０４において、投入部１１０が熱分解炉２５０に被処理物１０を投入する。また、駆動部３１０が熱分解炉２５０を回転させる。これにより、被処理物１０が排出部２６０に向かって移送される。駆動部３１０は、熱分解炉２５０の回転方向を周期的に反転させてよい。
【００９７】
Ｓ４０６において、制御部１９０がボイラ１８０を制御して、過熱水蒸気を発生させる。過熱水蒸気の温度は、１５０℃以上３００℃未満であってよい。制御部１９０は、弁１８２を開いて、熱分解炉２５０への過熱水蒸気の供給を開始する。このとき、過熱水蒸気とともにアンモニアガスが熱分解炉２５０に供給されてもよい。
【００９８】
制御部１９０は、バーナー１７０を制御して、外筒２７０への熱風の供給を開始する。このとき、バーナー１７０からの熱風の温度および供給量は、過熱水蒸気が熱分解炉２５０または排出部２６０の内部で凝縮することを防止する程度の量であってよい。
【００９９】
Ｓ４０８において、制御部１９０は、温度計２９２の測定結果に基づいて、予め定められた時間、熱分解炉２５０の内部の温度を１５０℃以上３００℃未満の第１の温度に維持する。これにより、被処理物１０が塩素元素を有する物質を含む場合には、被処理物１０から塩素元素を含むガスが発生する。被処理物１０が空気または酸素を保持する場合には、被処理物１０が溶解して、被処理物１０から酸素が放出される。また、被処理物１０を滅菌してもよい。
【０１００】
制御部１９０は、温度計２９２の測定結果に基づいて、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁１８２の少なくとも一つを制御することで、熱分解炉２５０の内部の温度を制御してよい。この間、制御部１９０は、酸素濃度計２９４および塩化水素濃度計２９６の少なくとも一方の測定結果に基づいて、弁１２４および弁１２６を制御してよい。また、酸素濃度計２９４および塩化水素濃度計２９６の少なくとも一方の測定結果に基づいて、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁１８２の少なくとも一つを制御してもよい。
【０１０１】
Ｓ４１０において、Ｓ４０８における予め定められた時間が経過した後、制御部１９０は、熱分解炉２５０の内部の温度を３００℃以上６００℃以下の第２の温度に上昇させる。これにより、被処理物１０の熱分解を促進することができる。制御部１９０は、温度計２９２の測定結果に基づいて、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁１８２の少なくとも一つを制御することで、熱分解炉２５０の内部の温度を制御してよい。
【０１０２】
このとき、制御部１９０は、ボイラ１８０を制御して、過熱水蒸気の温度を３００℃以上６００℃以下の温度に設定してよい。制御部１９０は、弁１８２を制御して、過熱水蒸気の供給量を、Ｓ４０８における供給量と比較して減少させてよい。制御部１９０は、バーナー１７０を制御して、熱分解炉２５０に供給する熱量をＳ４０８における供給熱量と比較して増加させてよい。これにより、凝縮部１３０に移送される水蒸気の流量を抑制することができる。
【０１０３】
Ｓ４１２において、制御部１９０は、弁１２２を制御して、熱分解炉２５０から排出されるガスの移送先を凝縮部１３０に変更する。制御部１９０は、Ｓ４０８における予め定められた時間が経過した後、弁１２２を開き、熱分解炉２５０から排出されるガスを凝縮部１３０に移送してよい。制御部１９０は、熱分解炉２５０の内部における酸素もしくは塩素元素を含むガスの濃度、または、濃度の変化率が予め定められた値より小さい場合に、熱分解炉２５０から排出されるガスを凝縮部１３０に移送してもよい。
【０１０４】
Ｓ４１４において、凝縮部１３０が熱分解炉２５０から排出されるガスを冷却して、熱分解ガスを凝縮させる。制御部１９０は、生成油の生成速度が予め定められた値より小さくなった場合に、弁１２２を閉じ、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁１８２の少なくとも一つを制御して熱分解炉２５０の内部の温度を３００℃未満に降温してよい。このとき、制御部１９０は、弁１２４を閉じ、弁１２６を開いて、熱分解炉２５０から排出されるガスを未凝縮ガス燃焼部１６０に移送してよい。
【０１０５】
以上の工程により、熱分解装置１００は、被処理物１０を脱塩素することができる。また、熱分解装置１００は、被処理物１０を熱分解することができる。なお、本実施形態では、熱分解炉２５０に過熱水蒸気を供給して、熱分解炉２５０の内部の温度を第１の温度に昇温および維持することで、予め定められた時間、熱分解炉２５０の内部の温度を第１の温度に維持しながら、熱分解炉２５０の内部に過熱水蒸気を供給する場合について説明した。
【０１０６】
予め定められた時間、熱分解炉２５０の内部の温度を第１の温度に維持しながら、熱分解炉２５０の内部に過熱水蒸気を供給する方法はこれに限定されない。Ｓ４０６とＳ４０８の順番を入れ替えてもよい。例えば、Ｓ４０４の後、過熱水蒸気を供給しない状態で、予め定められた条件を満たすまで、熱分解炉２５０の内部の温度を第１の温度に維持する。次に、予め定められた条件が満たされた場合に、熱分解炉２５０に過熱水蒸気を供給する。その後、Ｓ４１０において、熱分解炉２５０の内部の温度を第２の温度に上昇させてよい。
【０１０７】
この場合の予め定められた条件としては、予め定められた時間が経過すること、酸素濃度計２９４の測定結果が予め定められた値より大きいこと、塩化水素濃度計２９６の測定結果が予め定められた値より大きいこと、熱分解炉２５０の内部における酸素濃度の変化率が予め定められた値より小さいこと、熱分解炉２５０の内部における塩素元素を含むガスの濃度の変化率が予め定められた値より小さいこと、および、これらの条件の組合せを例示することができる。これにより、被処理物１０に含まれる塩素元素および酸素を十分に放出させた後、熱分解炉２５０の内部の気体を過熱水蒸気で置換することができる。
【０１０８】
また、本実施形態では、Ｓ４１０において、Ｓ４０８における予め定められた時間が経過した後、制御部１９０が、熱分解炉２５０の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合について説明した。しかし、熱分解炉２５０の内部の温度を変更するタイミングは、これに限定されない。
【０１０９】
制御部１９０は、Ｓ４０８において予め定められた条件が満たされた場合に、熱分解炉２５０の内部の温度を第２の温度に上昇させてよい。この場合の予め定められた条件としては、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合の条件と同様の条件を例示することができる。なお、条件の組合せおよび条件の設定値は、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合と異なってもよい。
【０１１０】
図５は、熱分解装置５００の一例を概略的に示す。熱分解装置５００は、熱分解装置および脱塩素処理装置の一例であってよい。以下、熱分解装置５００と熱分解装置１００との相違点を中心に説明して、共通する説明については省略する場合がある。
【０１１１】
熱分解装置５００は、脱塩素部５１０と、熱分解部１２０と、凝縮部１３０と、残渣受け容器１４０と、生成油タンク１５０と、未凝縮ガス燃焼部１６０と、バーナー１７０と、ボイラ１８０と、制御部５９０とを備えてよい。熱分解装置５００は、ゲートバルブ２２６、弁５１４、弁５１６、弁１８２および弁５８２を備えてよい。
【０１１２】
熱分解装置１００と熱分解装置５００とは、熱分解装置５００が、投入部１１０の代わりに脱塩素部５１０を備える点で相違する。熱分解装置１００が、熱分解部１２０において、第１の温度における処理と、第２の温度における処理とを実施するのに対して、熱分解装置５００は、脱塩素部５１０において第１の温度における処理を実施して、熱分解部１２０において第２の温度における処理を実施する点で相違する。
【０１１３】
これにより、熱分解装置５００では、被処理物１０を熱分解部１２０に連続的に投入することができる。その結果、熱分解装置５００においては、熱分解部１２０から排出されるガスを熱分解部１２０または未凝縮ガス燃焼部１６０に移送する流路を省略することができる。
【０１１４】
なお、熱分解装置５００はこれに限定されない。熱分解装置５００は、熱分解部１２０から排出されるガスを熱分解部１２０または未凝縮ガス燃焼部１６０に移送する流路を有してよい。熱分解装置５００は、複数の熱分解部１２０を備えてよい。脱塩素部５１０から排出される被処理物１０は、予め定められた順番または条件に基づいて、複数の熱分解部１２０のいずれかに移送されてよい。
【０１１５】
本実施形態において、被処理物１０は脱塩素部５１０に投入される。脱塩素部５１０は、被処理物１０を加熱する。脱塩素部５１０は、低酸素または無酸素の雰囲気下で被処理物１０を加熱してよい。脱塩素部５１０は、酸素濃度が１６％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下の雰囲気下で被処理物１０を加熱してよい。脱塩素部５１０は、弁５８２を介してボイラ１８０から供給された水蒸気により、被処理物１０を加熱してよい。弁５８２は、水蒸気供給部の一例であってよい。ボイラ１８０は、脱塩素部５１０に過熱水蒸気を供給してよい。
【０１１６】
制御部５９０は、熱分解装置５００を制御してよい。制御部５９０は、制御部１９０が熱分解装置１００を制御したのと同様の方法で、熱分解装置５００を制御してよい。以下、制御部５９０と制御部１９０との相違点を中心に説明して、共通する説明については省略する場合がある。
【０１１７】
制御部５９０は、脱塩素部５１０に配された温度測定部の測定結果に基づいて、熱分解部１２０の熱分解炉の内部の温度を制御してよい。温度測定部は、脱塩素部５１０の内部の温度を測定してよい。制御部５９０は、バーナー１７０、ボイラ１８０および弁５８２を制御して、脱塩素部５１０の内部の温度を制御してよい。制御部５９０は、脱塩素部５１０の内部の温度を、予め定められた時間、１５０℃以上３００℃未満の第１の温度に維持してよい。
【０１１８】
制御部５９０はゲートバルブ２２６を制御して、被処理物１０を脱塩素部５１０から熱分解部１２０に移送するか否かを選択してよい。制御部５９０は、脱塩素部５１０に配された酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一方の測定結果に基づいて、ゲートバルブ２２６を制御してよい。酸素濃度測定部は、脱塩素部５１０の内部における酸素の濃度を測定してよい。塩素濃度測定部は、脱塩素部５１０の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定してよい。
【０１１９】
制御部５９０は、予め定められた条件が満たされた場合に、ゲートバルブ２２６を開いて、被処理物１０を脱塩素部５１０から熱分解部１２０に移送してよい。この場合の予め定められた条件としては、熱分解装置１００において、熱分解炉の内部の温度を第２の温度に上昇させる場合の条件と同様の条件を例示することができる。
【０１２０】
条件の組合せとしては、温度測定部の測定結果が予め定められた値より大きくなった後、酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一方の測定結果が予め定められた値より小さくなることを例示することができる。温度測定部の測定結果に対する予め定められた値は、第１の温度であってよい。温度測定部の測定結果に対する予め定められた値は、１５０℃であってよい。
【０１２１】
制御部５９０は、弁５１４および弁５１６を制御して、脱塩素部５１０から排出されるガスの移送先を選択してよい。制御部５９０は、脱塩素部５１０に配された酸素濃度測定部および塩素濃度測定部の少なくとも一方の測定結果に基づいて、脱塩素部５１０から排出されるガスの移送先を選択してよい。
【０１２２】
制御部５９０は、制御部１９０による熱分解炉から排出されるガスの移送先および移送量に制御と同様にして、脱塩素部５１０から排出されるガスを、再度、脱塩素部５１０に供給するか否かを選択してよい。脱塩素部５１０から排出されるガスを脱塩素部５１０に供給しない場合、制御部５９０は、当該ガスを未凝縮ガス燃焼部１６０に移送してよい。
【０１２３】
脱塩素部５１０から排出されるガスを脱塩素部５１０に供給する流路には、スチームトラップが設けられてよい。脱塩素部５１０から排出されるガスが脱塩素部５１０に供給される前に、酸素吸収剤などにより、脱塩素部５１０から排出されるガスから酸素が除去されてよい。
【０１２４】
制御部５９０は、過熱水蒸気を脱塩素部５１０に供給しながら、被処理物１０を加熱してよい。制御部５９０は、塩素元素を含むガスを吸収するガスを脱塩素部５１０に供給しながら、被処理物１０を加熱してよい。塩素元素を含むガスを吸収するガスは、アルカリ性ガスであってよい。アルカリ性ガスは、アンモニアガスであってよい。
【０１２５】
熱分解部１２０は、脱塩素部５１０から排出された被処理物１０を加熱して、熱分解ガスを発生させてよい。熱分解部１２０は、ボイラ１８０から供給される過熱水蒸気を用いて被処理物１０を加熱してよい。熱分解部１２０は、被処理物１０を加熱して発生させたガスを凝縮部１３０に移送してよい。
【０１２６】
図６は、脱塩素部５１０および熱分解部１２０の断面の一例を概略的に示す。図６を用いて、脱塩素部５１０について説明する。なお、投入部１１０との相違点を中心に説明して、共通する説明については省略する場合がある。
【０１２７】
脱塩素部５１０は、筐体２１０と、ゲートバルブ２２２、ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６とを備えてよい。筐体２１０は、ゲートバルブ２２２およびゲートバルブ２２４により仕切られるバッファ部２１２と、ゲートバルブ２２４およびゲートバルブ２２６により仕切られる押出部２１４とを有してよい。押出部２１４の内部には、被処理物１０を押出部２１４から押し出す押出部材２４４が配されてよい。押出部材２４４は、ロッド２４８を介してシリンダ２４６と連結されてよい。
【０１２８】
脱塩素部５１０は、バッファ部２１２が、水蒸気流入部６５２、アンモニアガス流入部６５４、ガス排出部６６２、温度計６９２、酸素濃度計６９４および塩化水素濃度計６９６を有する点で、投入部１１０と相違する。水蒸気流入部６５２は、バッファ部２１２の内部に水蒸気を供給する。水蒸気流入部６５２は、ボイラ１８０および弁５８２から供給された水蒸気を供給する配管であってよい。水蒸気流入部６５２は、バッファ部２１２の内部に過熱水蒸気を供給してよい。水蒸気流入部６５２は、水蒸気供給部の一例であってよい。
【０１２９】
アンモニアガス流入部６５４は、アンモニアガスをバッファ部２１２の内部に流入させる。アンモニアガス流入部６５４は、配管であってよい。アンモニアガス流入部６５４は、塩素吸収ガス供給部の一例であってよい。アンモニアガス流入部６５４は、水蒸気流入部６５２よりゲートバルブ２２４から遠い位置に配されてよい。ガス排出部６６２は、バッファ部２１２の内部のガスを排出する。ガス排出部６６２は、水蒸気流入部６５２よりゲートバルブ２２４から遠い位置に配されてよい。
【０１３０】
温度計６９２は、バッファ部２１２の内部の温度を測定する。温度計６９２は温度測定部の一例であってよい。酸素濃度計６９４は、バッファ部２１２の内部における酸素ガス濃度を測定する。酸素濃度計６９４は、塩化水素濃度計６９６は、バッファ部２１２の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する。塩化水素濃度計６９６は、塩素濃度測定部の一例であってよい。
【０１３１】
脱塩素部５１０の動作の一例を以下に示す。脱塩素部５１０に投入された被処理物１０は、バッファ部２１２に収容される。水蒸気流入部６５２からバッファ部２１２の内部に過熱水蒸気が供給され、被処理物１０の脱塩素処理が実施される。その後、制御部５９０の指示に基づいてゲートバルブ２２４が開き、被処理物１０がバッファ部２１２から排出される。バッファ部２１２から排出された被処理物１０は押出部２１４に移送され、押出部材２４４により、熱分解炉２５０の内部に投入される。
【０１３２】
図７は、熱分解装置５００における処理方法の一例を概略的に示す。なお、図４に関連して説明した熱分解装置１００における処理方法との相違点を中心に説明して、共通する説明については省略する場合がある。
【０１３３】
本実施形態では、Ｓ７０２において、制御部５９０がゲートバルブ２２４を閉じ、ゲートバルブ２２２を開く。これにより、被処理物１０がバッファ部２１２に投入される。Ｓ７０４において、制御部５９０がボイラ１８０および弁５８２を制御して、水蒸気流入部６５２を介してバッファ部２１２に過熱水蒸気を供給する。これにより、被処理物１０を加熱する。このとき、アンモニアガス流入部６５４を介して、バッファ部２１２にアンモニアガスが供給されてよい。
【０１３４】
Ｓ７０６において、制御部５９０は、温度計６９２の測定結果に基づいて、予め定められた時間、バッファ部２１２の内部の温度を１５０℃以上３００℃未満の第１の温度に維持する。これにより、被処理物１０が塩素元素を有する物質を含む場合には、被処理物１０から塩素元素を含むガスが発生する。被処理物１０が空気または酸素を保持する場合には、被処理物１０が溶解して、被処理物１０から酸素が放出される。この間、制御部５９０は、酸素濃度計６９４および塩化水素濃度計６９６の少なくとも一方の測定結果に基づいて、弁５１４および弁５１６を制御してよい。
【０１３５】
Ｓ７０８において、制御部５９０は、Ｓ７０６における予め定められた時間が経過した後、ゲートバルブ２２６を閉じ、ゲートバルブ２２４を開く。これにより、被処理物１０がバッファ部２１２から排出され、押出部２１４に移送される。次に、制御部５９０は、ゲートバルブ２２４を閉じ、ゲートバルブ２２６を開く。そして、制御部５９０は、シリンダ２４６を伸ばし、押出部材２４４により被処理物１０を熱分解炉２５０の内部に投入する。
【０１３６】
Ｓ７１０において、制御部５９０は、熱分解炉２５０の内部の温度を熱分解炉２５０の内部の温度を３００℃以上６００℃以下の第２の温度に制御する。これにより、投入された被処理物１０が加熱され、熱分解ガスが発生する。Ｓ７１２において、熱分解ガスが凝縮部１３０に移送され、冷却される。これにより、熱分解ガスの一部が凝縮して生成油が得られる。
【０１３７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１３８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１３９】
１０ 被処理物
１００ 熱分解装置
１１０ 投入部
１２０ 熱分解部
１２２ 弁
１２４ 弁
１２６ 弁
１３０ 凝縮部
１４０ 残渣受け容器
１５０ 生成油タンク
１６０ 未凝縮ガス燃焼部
１７０ バーナー
１８０ ボイラ
１８２ 弁
１９０ 制御部
２０２ 架台
２１０ 筐体
２１２ バッファ部
２１４ 押出部
２２２ ゲートバルブ
２２４ ゲートバルブ
２２６ ゲートバルブ
２３２ 弁箱
２３４ 弁体
２３６ シリンダ
２３８ ロッド
２４４ 押出部材
２４６ シリンダ
２４８ ロッド
２５０ 熱分解炉
２５２ 水蒸気流入部
２５４ アンモニアガス流入部
２５８ 駆動ギア
２６０ 排出部
２６２ ガス排出部
２６４ 残渣排出部
２７０ 外筒
２７２ 連結部
２９２ 温度計
２９４ 酸素濃度計
２９６ 塩化水素濃度計
３１０ 駆動部
３１２ 架台
３１４ 支持ローラ
３１６ モータ
３１８ チェーン
５００ 熱分解装置
５１０ 脱塩素部
５１４ 弁
５１６ 弁
５８２ 弁
５９０ 制御部
６５２ 水蒸気流入部
６５４ アンモニアガス流入部
６６２ ガス排出部
６９２ 温度計
６９４ 酸素濃度計
６９６ 塩化水素濃度計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉を加熱する加熱部と、
前記加熱炉に、過熱水蒸気を供給する水蒸気供給部と、
前記加熱炉の内部の温度を測定する温度測定部と、
前記加熱炉の内部の温度を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記温度測定部の測定結果に基づき、前記加熱部および前記水蒸気供給部の少なくとも一方を制御して、前記加熱炉の内部の温度を、予め定められた時間、１５０℃以上３００℃未満に維持した後、前記加熱炉の内部の温度を３００℃以上６００℃以下に制御する、
熱分解装置。
【請求項２】
前記加熱炉から排出された熱分解ガスを凝縮させる凝縮部を更に備え、
前記加熱炉は、
前記加熱炉の内部のガスを排出するガス排出部と、
前記制御部の指示に基づいて、前記ガス排出部から排出されるガスを前記凝縮部に移送するか否かを選択する選択部と、
を備える、
請求項１に記載の熱分解装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記予め定められた時間が経過した後、前記選択部を制御して、前記ガス排出部から排出されるガスを前記凝縮部に供給する、
請求項２に記載の熱分解装置。
【請求項４】
前記加熱炉の内部における酸素ガス濃度を測定する酸素濃度測定部を更に備え、
前記制御部は、前記酸素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さい場合に、前記選択部を制御して、前記ガス排出部から排出されるガスを前記凝縮部に供給する、
請求項２または請求項３に記載の熱分解装置。
【請求項５】
前記加熱炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する塩素濃度測定部を更に備え、
前記制御部は、前記塩素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さい場合に、前記選択部を制御して、前記ガス排出部から排出されるガスを前記凝縮部に供給する、
請求項２から請求項４までの何れか一項に記載の熱分解装置。
【請求項６】
前記加熱炉に、塩素元素を含むガスを吸収するガスが供給される、
請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の熱分解装置。
【請求項７】
前記塩素元素を含むガスを吸収するガスが、アルカリ性ガスである、
請求項６に記載の熱分解装置。
【請求項８】
塩素元素を含む脱塩素対象物を加熱する脱塩素部と、
前記脱塩素部を制御する制御部と、
を備え、
前記脱塩素部は、
前記脱塩素対象物を収容する収容部と、
前記収容部の内部に過熱水蒸気を供給する水蒸気供給部と、
前記収容部の内部のガスを排出するガス排出部と、
前記収容部から前記脱塩素対象物を排出する収容物排出部と、
前記収容部の内部の温度を測定する温度測定部と、
前記収容部の内部における酸素ガス濃度を測定する酸素濃度測定部、および前記収容部の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する塩素濃度測定部の少なくとも一方と、
を有し、
前記制御部は、前記収容物排出部を制御して、前記温度測定部の測定結果が予め定められた値より大きくなった後、前記酸素濃度測定部および前記塩素濃度測定部の少なくとも一方の測定結果が予め定められた値より小さくなった場合に、前記脱塩素対象物を排出させる、
脱塩素処理装置。
【請求項９】
前記収容部に、塩素元素を含むガスを吸収するガスが供給される、
請求項８に記載の脱塩素処理装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の脱塩素処理装置と、
前記脱塩素処理装置から排出された前記脱塩素対象物を加熱して、熱分解ガスを発生させる熱分解部と、
を備える、
熱分解装置。
【請求項１１】
有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉の内部に、前記熱分解対象物を投入する段階と、
予め定められた時間、前記加熱炉の内部の温度を第１の温度に維持しながら、前記加熱炉の内部に過熱水蒸気を供給する段階と、
前記加熱炉の内部の温度を前記第１の温度より高い第２の温度に加熱して、熱分解対象物を熱分解する段階と、
を備える、
熱分解方法。
【請求項１２】
前記熱分解対象を第１の温度に加熱する段階が、予め定められた時間、前記加熱炉の内部の温度を前記第１の温度に維持する段階を含み、
前記第１の温度が、１５０℃以上３００℃未満であり、
前記第２の温度が、３００℃以上６００℃以下である、
請求項１１に記載の熱分解方法。
【請求項１３】
塩素元素を含む脱塩素対象物を加熱する加熱炉の内部に、前記脱塩素対象物を投入する段階と、
前記脱塩素対象物を加熱して、塩素元素を含むガスを発生させる段階と、
を備え、
前記塩素元素を含むガスを発生させる段階が、
前記塩素元素を含むガスを吸収するガスおよび過熱水蒸気を、前記加熱炉の内部に供給する段階を有する、
脱塩素方法。
【請求項１】
有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉を加熱する加熱部と、
前記加熱炉に、過熱水蒸気を供給する水蒸気供給部と、
前記加熱炉の内部の温度を測定する温度測定部と、
前記加熱炉の内部の温度を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記温度測定部の測定結果に基づき、前記加熱部および前記水蒸気供給部の少なくとも一方を制御して、前記加熱炉の内部の温度を、予め定められた時間、１５０℃以上３００℃未満に維持した後、前記加熱炉の内部の温度を３００℃以上６００℃以下に制御する、
熱分解装置。
【請求項２】
前記加熱炉から排出された熱分解ガスを凝縮させる凝縮部を更に備え、
前記加熱炉は、
前記加熱炉の内部のガスを排出するガス排出部と、
前記制御部の指示に基づいて、前記ガス排出部から排出されるガスを前記凝縮部に移送するか否かを選択する選択部と、
を備える、
請求項１に記載の熱分解装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記予め定められた時間が経過した後、前記選択部を制御して、前記ガス排出部から排出されるガスを前記凝縮部に供給する、
請求項２に記載の熱分解装置。
【請求項４】
前記加熱炉の内部における酸素ガス濃度を測定する酸素濃度測定部を更に備え、
前記制御部は、前記酸素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さい場合に、前記選択部を制御して、前記ガス排出部から排出されるガスを前記凝縮部に供給する、
請求項２または請求項３に記載の熱分解装置。
【請求項５】
前記加熱炉の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する塩素濃度測定部を更に備え、
前記制御部は、前記塩素濃度測定部の測定結果が予め定められた値より小さい場合に、前記選択部を制御して、前記ガス排出部から排出されるガスを前記凝縮部に供給する、
請求項２から請求項４までの何れか一項に記載の熱分解装置。
【請求項６】
前記加熱炉に、塩素元素を含むガスを吸収するガスが供給される、
請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の熱分解装置。
【請求項７】
前記塩素元素を含むガスを吸収するガスが、アルカリ性ガスである、
請求項６に記載の熱分解装置。
【請求項８】
塩素元素を含む脱塩素対象物を加熱する脱塩素部と、
前記脱塩素部を制御する制御部と、
を備え、
前記脱塩素部は、
前記脱塩素対象物を収容する収容部と、
前記収容部の内部に過熱水蒸気を供給する水蒸気供給部と、
前記収容部の内部のガスを排出するガス排出部と、
前記収容部から前記脱塩素対象物を排出する収容物排出部と、
前記収容部の内部の温度を測定する温度測定部と、
前記収容部の内部における酸素ガス濃度を測定する酸素濃度測定部、および前記収容部の内部における塩素元素を含むガスの濃度を測定する塩素濃度測定部の少なくとも一方と、
を有し、
前記制御部は、前記収容物排出部を制御して、前記温度測定部の測定結果が予め定められた値より大きくなった後、前記酸素濃度測定部および前記塩素濃度測定部の少なくとも一方の測定結果が予め定められた値より小さくなった場合に、前記脱塩素対象物を排出させる、
脱塩素処理装置。
【請求項９】
前記収容部に、塩素元素を含むガスを吸収するガスが供給される、
請求項８に記載の脱塩素処理装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の脱塩素処理装置と、
前記脱塩素処理装置から排出された前記脱塩素対象物を加熱して、熱分解ガスを発生させる熱分解部と、
を備える、
熱分解装置。
【請求項１１】
有機物を含む熱分解対象物を加熱する加熱炉の内部に、前記熱分解対象物を投入する段階と、
予め定められた時間、前記加熱炉の内部の温度を第１の温度に維持しながら、前記加熱炉の内部に過熱水蒸気を供給する段階と、
前記加熱炉の内部の温度を前記第１の温度より高い第２の温度に加熱して、熱分解対象物を熱分解する段階と、
を備える、
熱分解方法。
【請求項１２】
前記熱分解対象を第１の温度に加熱する段階が、予め定められた時間、前記加熱炉の内部の温度を前記第１の温度に維持する段階を含み、
前記第１の温度が、１５０℃以上３００℃未満であり、
前記第２の温度が、３００℃以上６００℃以下である、
請求項１１に記載の熱分解方法。
【請求項１３】
塩素元素を含む脱塩素対象物を加熱する加熱炉の内部に、前記脱塩素対象物を投入する段階と、
前記脱塩素対象物を加熱して、塩素元素を含むガスを発生させる段階と、
を備え、
前記塩素元素を含むガスを発生させる段階が、
前記塩素元素を含むガスを吸収するガスおよび過熱水蒸気を、前記加熱炉の内部に供給する段階を有する、
脱塩素方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１２９９（Ｐ２０１２−１１２９９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４９５６１（Ｐ２０１０−１４９５６１）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（５０６００７２０８）株式会社アルティス (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（５０６００７２０８）株式会社アルティス (5)
【Ｆターム（参考）】
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